Der atmosphärische Druck wirkt normalerweise als konstanter Druck. Die Enthalpie stellt wie die innere Energie eine Zustandsfunktion dar. Die innere Energie ist die Summe der kinetischen und potentiellen Energien des Gesamtsystems. Es ist die Grundlage für die Enthalpiegleichung. Die Enthalpie ist die Summe multipliziert mit dem Volumen des Systems und ist gleich: H=U+pV, wobei p der Druck im System ist, V das Volumen des Systems Das obige wird verwendet, um die Enthalpie zu berechnen, wenn alle drei Größen gegeben: Druck, Volumen und innere Energie. Die Enthalpie wird jedoch nicht immer auf diese Weise berechnet. Darüber hinaus gibt es mehrere weitere Möglichkeiten, die Enthalpie zu berechnen.

Wenn wir die freie Energie und Entropie kennen, können wir berechnen Enthalpie. Freie Energie oder Gibbs-Energie ist Teil der Enthalpie des Systems für die Umwandlung in Arbeit und gleich der Differenz zwischen Enthalpie und Temperatur, multipliziert mit Entropie: ΔG \u003d ΔH-TΔS (ΔH, ΔG, ΔS - Inkremente) Unordnung der Teilchen des Systems. Sie nimmt mit zunehmender Temperatur T und Druck zu. Bei ΔG<0 процесс идет самопроизвольно, при ΔG>0 - funktioniert nicht.

Darüber hinaus wird die Enthalpie auch aus der chemischen Gleichung berechnet. Angesichts der Gleichung chemische Reaktion der Form A+B=C, dann Enthalpie kann durch die Formel bestimmt werden: dH \u003d dU + ΔnRT, wobei Δn \u003d nk-nн (nk und nн sind die Anzahl der Mole von Reaktionsprodukten und Ausgangsmaterialien) isobaren Prozess Entropie ist gleich der Wärmeänderung im System: dq=dH konstanter Druck Enthalpie ist gleich: H=∫СpdTIWenn sich Enthalpie und Entropie die Waage halten, ist das Enthalpieinkrement gleich dem Produkt aus Temperatur und Entropieinkrement: ΔH=TΔS

Quellen:

• wie man die Entropieänderung in einer Reaktion berechnet

Zu Menge Wärme, von einem Stoff aufgenommen oder abgegeben, ist es notwendig, seine Masse sowie die Temperaturänderung zu ermitteln. Finden Sie diesen Wert gemäß der Tabelle der spezifischen Wärmekapazitäten für dieses Material, und berechnen Sie dann die Wärmemenge mit der Formel. Um die bei der Verbrennung von Kraftstoff freigesetzte Wärmemenge zu bestimmen, können Sie dessen Masse und ermitteln spezifische Wärme Verbrennung. Die gleiche Situation beim Schmelzen und Verdampfen.

Du wirst brauchen

• Um die Wärmemenge zu bestimmen, nehmen Sie ein Kalorimeter, ein Thermometer, eine Waage und Tabellen mit den thermischen Eigenschaften von Substanzen.

Anweisung

Berechnung der vom Körper abgegebenen oder aufgenommenen Menge Messen Sie das Körpergewicht auf der Waage in Kilogramm, messen Sie dann die Temperatur und erhitzen Sie es, wobei Sie den Kontakt so weit wie möglich einschränken Außenumgebung nochmal Temperatur messen. Verwenden Sie dazu ein wärmeisoliertes Gefäß (Kalorimeter). In der Praxis kann dies wie folgt geschehen: Nehmen Sie einen beliebigen Körper mit Zimmertemperatur, dies ist der Anfangswert. Dann in das Kalorimeter gießen heißes Wasser und legte die Leiche hinein. Messen Sie nach einer Weile (nicht sofort, der Körper sollte sich aufwärmen) die Temperatur des Wassers, sie entspricht der Körpertemperatur. In der Tabelle der spezifischen Wärme finden Sie diesen Wert für das Material, aus dem der zu untersuchende Körper besteht. Dann ist die Wärmemenge das Produkt der spezifischen Wärmekapazität durch die Masse des Körpers und seine Temperatur (Q \u003d cm (t2-t1)). Das Ergebnis wird in Joule angezeigt. Die Temperatur kann in Grad Celsius angegeben werden. Fällt die Wärmemenge positiv aus, erwärmt sich der Körper, wenn er abkühlt.

Berechnung der Wärmemenge bei der Kraftstoffverbrennung. Messen Sie die Masse des verbrannten Kraftstoffs. Wenn es flüssig ist, messen Sie sein Volumen und multiplizieren Sie es mit der Dichte aus einer speziellen Tabelle. Suchen Sie dann in der Referenztabelle die spezifische Verbrennungswärme dieses Kraftstoffs und multiplizieren Sie sie mit ihrer Masse. Das Ergebnis ist die Wärmemenge, die bei der Verbrennung von Kraftstoff freigesetzt wird.

Berechnung der Wärmemenge beim Schmelzen und Verdampfen Messen der Masse des Schmelzkörpers und spezifische Wärme Schmelzen für gegebene Substanz von einem speziellen Tisch. Multiplizieren Sie diese Werte und erhalten Sie die vom Körper beim Schmelzen aufgenommene Menge. Die gleiche Wärmemenge wird vom Körper bei der Kristallisation freigesetzt.
Um die von einer Flüssigkeit absorbierte Wärmemenge zu messen, müssen Sie ihre Masse sowie die spezifische Verdampfungswärme ermitteln. Das Produkt dieser Größen ergibt die Wärmemenge, die von einer gegebenen Flüssigkeit während der Verdampfung absorbiert wird. Beim Kondensieren wird genau so viel Wärme freigesetzt, wie beim Verdampfen aufgenommen wurde.

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Thermal Wirkung eines thermodynamischen Systems erscheint als Ergebnis einer chemischen Reaktion in ihm, aber es ist nicht eines seiner Merkmale. Dieser Wert kann nur unter bestimmten Bedingungen ermittelt werden.

Anweisung

Das Konzept der thermischen a ist eng verwandt mit dem Konzept der Enthalpie eines thermodynamischen Systems. Das Wärmeenergie, die bei Erreichen einer bestimmten Temperatur und eines bestimmten Drucks in Wärme umgewandelt werden kann. Dieser Wert charakterisiert den Gleichgewichtszustand des Systems.

Bei der Arbeit mit Berechnungen, Berechnungen und Vorhersagen verschiedener Phänomene im Zusammenhang mit der Wärmetechnik ist jeder mit dem Konzept der Enthalpie konfrontiert. Aber für Menschen, deren Fachgebiet sich nicht mit thermischer Energietechnik beschäftigt oder die solchen Begriffen nur oberflächlich begegnen, wird das Wort „Enthalpie“ Angst und Schrecken einflößen. Mal sehen, ob wirklich alles so gruselig und unverständlich ist?

Vereinfacht ausgedrückt bezeichnet der Begriff Enthalpie die Energie, die bei einem bestimmten konstanten Druck zur Umwandlung in Wärme zur Verfügung steht. Der Begriff Enthalpie bedeutet im Griechischen „ich erwärme“. Das heißt, eine Formel, die die elementare Summe enthält innere Energie und die verrichtete Arbeit heißt Enthalpie. Dieser Wert wird mit dem Buchstaben i bezeichnet.

Wenn wir das Obige in physikalische Größen schreiben, transformieren und die Formel ableiten, erhalten wir i = u + pv (wobei u die innere Energie ist; p, u sind der Druck und das spezifische Volumen des Arbeitsmediums im selben Zustand für das der interne Energiewert wird genommen). Die Enthalpie ist eine additive Funktion, d. h. die Enthalpie des gesamten Systems ist gleich der Summe aller seiner Bestandteile.

Der Begriff „Enthalpie“ ist komplex und vielschichtig.

Aber wenn Sie versuchen, es zu verstehen, wird alles sehr einfach und klar ablaufen.

• Zunächst ist es wichtig zu wissen, was Enthalpie ist, um zu verstehen, was sie ist allgemeine Definition, was wir taten.
• Zweitens lohnt es sich, den Mechanismus für das Auftreten dieser physikalischen Einheit zu finden, um zu verstehen, woher sie kommt.
• Drittens müssen Sie eine Verbindung zu anderen finden physikalische Einheiten die untrennbar mit ihnen verbunden sind.
• Und schließlich, viertens, müssen Sie sich die Beispiele und die Formel ansehen.

Gut, gut, der Mechanismus der Arbeit ist klar. Sie müssen nur sorgfältig lesen und verstehen. Mit dem Begriff "Enthalpie" haben wir uns bereits beschäftigt, wir haben auch seine Formel angegeben. Aber es stellt sich sofort eine andere Frage: Woher kommt diese Formel und warum wird Entropie beispielsweise mit innerer Energie und Druck in Verbindung gebracht?

Wesen und Bedeutung

Um die physikalische Bedeutung des Begriffs "Enthalpie" herauszufinden, müssen Sie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik kennen:

Energie verschwindet nicht im Nirgendwo und entsteht nicht aus dem Nichts, sondern geht nur in gleichen Mengen von einer Form zur anderen über. Ein solches Beispiel ist die Umwandlung von Wärme (Wärmeenergie) in mechanische Energie, umgekehrt.

Wir müssen die Gleichung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik in die Form dq = du + pdv = du + pdv + vdp - vdp = d(u + pv) - vdp umwandeln. Ab hier sehen wir den Ausdruck (u + pv). Dieser Ausdruck wird Enthalpie genannt ( volle Formel oben angegeben).

Enthalpie ist auch eine Zustandsgröße, weil die Komponenten u (Spannung) und p (Druck), v (spezifisches Volumen) für jede Größe haben bestimmte Werte. Mit diesem Wissen kann der erste Hauptsatz der Thermodynamik in die Form umgeschrieben werden: dq = di - vdp.

BEI Technische Thermodynamik Es werden Enthalpiewerte verwendet, die aus dem herkömmlich akzeptierten Nullpunkt berechnet werden. Alle absolute Werte Diese Größen sind sehr schwer zu bestimmen, da dazu alle Komponenten der inneren Energie eines Stoffes berücksichtigt werden müssen, wenn sich sein Zustand von O nach K ändert.

Die Formel und Werte der Enthalpie wurden 1909 von dem Wissenschaftler G. Kamerling-Onnes angegeben.

In dem Ausdruck i ist die spezifische Enthalpie, für die gesamte Masse des Körpers wird die Gesamtenthalpie mit dem Buchstaben I bezeichnet, entsprechend Weltsystem Einheiten Enthalpie wird in Joule pro Kilogramm gemessen und wie folgt berechnet:

Funktionen

Die Enthalpie ("E") ist eine der Hilfsfunktionen, dank derer die thermodynamische Berechnung stark vereinfacht werden kann. Zum Beispiel, große Menge Wärmeversorgungsprozesse in der thermischen Energietechnik (in Dampfkesseln oder der Brennkammer von Gasturbinen und Strahltriebwerken, sowie in Wärmetauscher) erfolgt bei konstantem Druck. Aus diesem Grund werden Enthalpiewerte üblicherweise in Tabellen thermodynamischer Eigenschaften angegeben.

Die Enthalpieerhaltungsbedingung liegt insbesondere der Joule-Thomson-Theorie zugrunde. Oder ein Effekt, der für wichtig befunden wurde praktischer Nutzen beim Verflüssigen von Gasen. Enthalpie ist also die Gesamtenergie des ausgedehnten Systems, die die Summe aus innerer und äußerer Energie ist - potenzielle Energie Druck. Wie jeder Zustandsparameter kann die Enthalpie durch ein beliebiges Paar unabhängiger Zustandsparameter definiert werden.

Auch können wir auf der Grundlage der obigen Formeln sagen: "E" einer chemischen Reaktion ist gleich der Summe der Verbrennungsenthalpien der Ausgangsstoffe minus der Summe der Verbrennungsenthalpien der Reaktionsprodukte.
BEI Allgemeiner Fall die Änderung der Energie eines thermodynamischen Systems ist es nicht notwendige Bedingung um die Entropie dieses Systems zu ändern.

Hier haben wir also das Konzept der "Enthalpie" analysiert. Es ist erwähnenswert, dass „E“ untrennbar mit Entropie verbunden ist, worüber Sie später auch lesen können.

Enthalpie ist die Energie, die einem bestimmten System innewohnt, das sich im thermodynamischen Gleichgewicht mit konstanten Parametern (Druck und Entropie) befindet.

Entropie ist ein Merkmal der Ordnung eines thermodynamischen Systems.

ENTHALPIE(von griechisch enthalpo - I Wärme), eine einwertige Funktion H des Zustands eines thermodynamischen Systems mit unabhängigen Entropieparametern S und Druck p, steht in Beziehung zur inneren Energie U durch die Beziehung H = U + pV, wobei V die ist Volumen des Systems. Bei konstantem p ist die Enthalpieänderung gleich der dem System zugeführten Wärmemenge, daher wird die Enthalpie oft als Wärmefunktion oder Wärmeinhalt bezeichnet. Im Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts (bei konstantem p und S) ist die Enthalpie des Systems minimal.

Entropie ist ein Maß für Unordnung, ein Maß für Homogenität, ein Maß für Verwirrung und ein Maß für Symmetrie.

Nur wenige Wissenschaftler haben dieses Konzept verstanden.... Normalerweise, wie es bildlich gesagt wurde, ist dies ein Maß für das Chaos des Systems... Das heißt, es stellt sich heraus, dass Chaos geordnet werden kann. Das heißt, Sie können reversible Prozesse von irreversiblen unterscheiden ....... Bei reversiblen Prozessen ist die Entropie maximal und konstant ...... und bei irreversiblen nimmt sie zu. Ich gebe Ihnen einen Artikel ...... Die Thermodynamik basiert auf dem Unterschied zwischen zwei Arten von Prozessen - reversibel und irreversibel. Ein reversibler Prozess ist ein Prozess, der sowohl in die Vorwärts- als auch in die entgegengesetzte Richtung gehen kann, und wenn das System in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, treten keine Änderungen auf. Jeder andere Vorgang heißt irreversibel. Die Gesetze des klassischen mechanistischen Forschungsprogramms sind umkehrbar. Mit dem Aufkommen der Thermodynamik hält der Begriff der Irreversibilität von Prozessen Einzug in die Physik, was die Grenzen der Anwendbarkeit der dynamischen Beschreibung von Phänomenen aufzeigt.

Entropie (griechisch in und wiederum, Transformation) ist eine der wichtigsten. Konzepte der klassischen Physik, in die Wissenschaft eingeführt von R. Clausius. Mit makroskopischem T. sp. E. drückt die Wandlungsfähigkeit der Energie aus: Je mehr E. das System hat, desto weniger ist die darin enthaltene Energie zu Wandlungen befähigt. Mit Hilfe des Konzepts von E. wird eine der Grundlagen formuliert. physikalische Gesetze - das Gesetz der zunehmenden E. oder der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der die Richtung der Energieumwandlungen bestimmt: in geschlossenes System E. kann nicht abnehmen. Das Erreichen eines maximalen E. charakterisiert die Offensive Gleichgewichtszustand, in dem keine weiteren Energieumwandlungen mehr möglich sind - alle Energie hat sich in Wärme verwandelt und der Zustand ist gekommen thermisches Gleichgewicht.

Kurze Review

Null Gesetz

Erstes Gesetz

Es kann auch definiert werden als: Die einem isolierten System zugeführte Wärmemenge wird für die Verrichtung von Arbeit und die Umwandlung von innerer Energie aufgewendet

Zweites Gesetz

Drittes Gesetz

Kurz gesagt wird die Entropie als "temperaturabhängig" postuliert und führt zur Formulierung der Idee des absoluten Nullpunkts.

Viertes Gesetz (vorläufig)

Jedes Nichtgleichgewichtssystem hat solche Eigenschaften, die als kinetisch bezeichnet werden und die die Merkmale des Flusses von Nichtgleichgewichtsprozessen in der durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik angegebenen Richtung bestimmen und von denen die thermodynamischen Kräfte, die diese Nichtgleichgewichtsprozesse antreiben, nicht abhängen .

Prinzipien der Thermodynamik

Nullstart der Thermodynamik

Der Nullsatz der Thermodynamik wird so genannt, weil er formuliert wurde, nachdem der erste und der zweite Hauptsatz zu den etablierten wissenschaftlichen Konzepten gehörten. Sie besagt, dass ein isoliertes thermodynamisches System mit der Zeit spontan in einen thermodynamischen Gleichgewichtszustand eintritt und darin beliebig lange verbleibt, wenn die äußeren Bedingungen unverändert bleiben. Es wird auch als gemeinsamer Anfang bezeichnet Thermodynamisches Gleichgewicht impliziert das Vorhandensein eines mechanischen, thermischen und chemischen Gleichgewichts im System sowie eines Phasengleichgewichts. Die klassische Thermodynamik postuliert nur die Existenz eines thermodynamischen Gleichgewichtszustandes, sagt aber nichts über die Zeit bis zu dessen Erreichen.

In der Literatur im Null Start enthalten oft auch Aussagen über thermische Gleichgewichtseigenschaften. Thermisches Gleichgewicht kann zwischen Systemen bestehen, die durch eine unbewegliche wärmedurchlässige Trennwand getrennt sind, dh eine Trennwand, die es Systemen ermöglicht, innere Energie auszutauschen, aber keine Materie durchlässt. Das Postulat der Transitivität des thermischen Gleichgewichts besagt, dass, wenn zwei durch eine solche Trennwand (diathermisch) getrennte Körper im thermischen Gleichgewicht miteinander stehen, jeder dritte Körper, der sich im thermischen Gleichgewicht mit einem dieser Körper befindet, auch im thermischen Gleichgewicht mit dem steht anderer Körper.

Mit anderen Worten, wenn zwei geschlossene Systeme EIN und B miteinander in thermischen Kontakt gebracht, dann nach Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts durch das Gesamtsystem EIN+B Systeme EIN und B im thermischen Gleichgewicht miteinander stehen. Allerdings jedes der Systeme EIN und B selbst befindet sich ebenfalls im thermodynamischen Gleichgewicht. Dann, wenn die Systeme B und C im thermischen Gleichgewicht befinden, dann sind die Systeme EIN und C stehen auch im thermischen Gleichgewicht miteinander.

In der ausländischen und übersetzten Literatur wird das Postulat selbst über die Transitivität des thermischen Gleichgewichts oft als Nullstart bezeichnet, und die Position beim Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts kann als „minus erster“ Start bezeichnet werden. Die Bedeutung des Postulats der Transitivität liegt darin, dass es uns erlaubt, eine Funktion des Zustands des Systems einzuführen, das die Eigenschaften hat empirisch Temperatur, das heißt, Geräte zur Temperaturmessung zu schaffen. Die Gleichheit der mit einem solchen Instrument, einem Thermometer, gemessenen empirischen Temperaturen ist eine Bedingung für das thermische Gleichgewicht von Systemen (oder Teilen desselben Systems).

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik drückt den universellen Energieerhaltungssatz in Bezug auf die Probleme der Thermodynamik aus und schließt die Möglichkeit aus, ein Perpetuum Mobile der ersten Art zu schaffen, dh ein Gerät, das ohne den entsprechenden Energieaufwand arbeiten kann .

innere Energie U Ein thermodynamisches System kann auf zwei Arten verändert werden, indem man daran arbeitet oder indem man Wärme mit der Umgebung austauscht. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die vom System aufgenommene Wärme dazu dient, die innere Energie des Systems zu erhöhen und Arbeit von diesem System zu verrichten, die wie folgt geschrieben werden kann δQ = δA + dU. Hier du- totales Differenzial innere Energie des Systems, δQ ist die elementare Wärmemenge, die an das System übertragen wird, und δA- unendlich klein bzw elementar vom System geleistete Arbeit. Da Arbeit und Wärme keine Zustandsfunktionen sind, sondern davon abhängen, wie das System von einem Zustand in einen anderen übergeht, wird die Schreibweise mit dem Symbol verwendet δ das zu betonen δQ und δA sind infinitesimale Größen, die nicht als Differentiale irgendeiner Funktion betrachtet werden können.

Zeichen bei δQ und δA im obigen Verhältnis drücken sie ihre Zustimmung aus, dass die von der Anlage geleistete Arbeit und die von der Anlage aufgenommene Wärme mehrheitlich als positiv angesehen werden zeitgenössische Werke zur Thermodynamik.

Wenn das System aufgrund einer Volumenänderung nur mechanische Arbeit verrichtet, wird als Elementararbeit geschrieben δA = PdV, wo dV- Volumenzunahme. Bei quasistatischen Prozessen ist diese Arbeit gleich der Arbeit äußere Kräfteüber dem System mit umgekehrtem Vorzeichen genommen: δA intern = –δA extern, aber für nicht-quasistatische Prozesse ist diese Beziehung nicht erfüllt. Im Allgemeinen wird elementare Arbeit als Summe geschrieben δA = A 1 da 1 +A 2 da 2 + ... , wo EIN 1 ,EIN 2 , ... - Funktionen von Parametern a 1 ,a 2 , ... und Temperatur T, genannt verallgemeinerte Kräfte .

Arbeit, die mit einer Änderung der Menge eines Stoffes in einem System verbunden ist (chemische Arbeit), kann davon isoliert werden allgemeiner Ausdruck in einem separaten Semester zu arbeiten.

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik setzt Grenzen für die Richtung von Prozessen, die in thermodynamischen Systemen auftreten können, und schließt die Möglichkeit aus, ein Perpetuum Mobile der zweiten Art zu schaffen. Tatsächlich kam zu diesem Ergebnis bereits Sadi Carnot in dem Essay „On treibende Kraft Feuer und über Maschinen, die diese Kraft entwickeln können. Carnot stützte sich jedoch auf die Ideen der Kalorientheorie und gab keine klare Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Dies wurde 1850-1851 unabhängig von Clausius und Kelvin durchgeführt. Es gibt mehrere unterschiedliche, aber gleichzeitig gleichwertige Formulierungen dieses Gesetzes.

Kelvins Postulat: „Ein Kreisprozess ist unmöglich, dessen einziges Ergebnis die Erbringung von Arbeit durch Abkühlung des Wärmereservoirs wäre.“ Ein solcher kreisförmiger Prozess wird als Thomson-Planck-Prozess bezeichnet, und es wird postuliert, dass ein solcher Prozess unmöglich ist.

Postulat von Clausius: „Wärme kann nicht spontan von einem Körper, der weniger erhitzt wird, auf einen Körper übertragen werden, der heißer ist.“ Der Vorgang, bei dem außer der Wärmeübertragung von einem kalten auf einen heißen Körper keine weitere Veränderung eintritt, wird als Clausius-Prozess bezeichnet. Das Postulat besagt, dass ein solcher Prozess unmöglich ist. Wärme kann spontan nur in eine Richtung übertragen werden, von einem stärker erhitzten Körper zu einem weniger erhitzten, und ein solcher Vorgang ist irreversibel.

Setzt man die Unmöglichkeit des Thomson-Planck-Prozesses als Postulat, lässt sich beweisen, dass der Clausius-Prozess unmöglich ist, und umgekehrt folgt aus der Unmöglichkeit des Clausius-Prozesses, dass auch der Thomson-Planck-Prozess unmöglich ist.

Die in diesen Formulierungen postulierte Konsequenz des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik erlaubt uns, für thermodynamische Systeme eine weitere Funktion des thermodynamischen Zustands einzuführen S, genannt Entropie, so dass ihr totales Differential für quasi-statische Prozesse geschrieben wird als dS=δQ/T. In Kombination mit der Temperatur und der inneren Energie, die im Null- und im Ersten Prinzip eingeführt werden, stellt die Entropie einen vollständigen Satz von Größen dar, die für die mathematische Beschreibung thermodynamischer Prozesse erforderlich sind. Nur zwei der drei genannten Größen, mit denen die Thermodynamik die Liste der in der Physik verwendeten Größen ergänzt, sind unabhängig.

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik oder das Nernst-Theorem besagt, dass die Entropie eines Gleichgewichtssystems, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt nähert, nicht mehr von irgendwelchen Zustandsparametern abhängt und zu einer bestimmten Grenze tendiert. Tatsächlich beinhaltet der Inhalt des Nernst-Theorems zwei Bestimmungen. Die erste postuliert die Existenz einer Entropiegrenze, da sie zum absoluten Nullpunkt tendiert. Numerischer Wert diese Grenze wird angenommen Null Daher wird in der Literatur manchmal gesagt, dass die Entropie des Systems gegen Null tendiert, wenn die Temperatur gegen 0 K tendiert. Die zweite Aussage des Nernst-Theorems besagt, dass alle Prozesse nahe dem absoluten Nullpunkt liegen und das System von einem Gleichgewichtszustand in überführen andere, treten ohne eine Änderung der Entropie auf.

Nullwerte für Temperatur und Entropie am absoluten Nullpunkt werden als bequeme Konventionen zur Beseitigung von Mehrdeutigkeiten bei der Konstruktion einer Skala für thermodynamische Größen akzeptiert. Der Nulltemperaturwert dient als Bezugspunkt für den Aufbau einer thermodynamischen Temperaturskala. Die Entropie, die beim absoluten Temperaturnullpunkt verschwindet, wird genannt absolute Entropie. In Handbüchern thermodynamischer Größen werden oft absolute Entropiewerte bei einer Temperatur von 298,15 K angegeben, die einer Entropiezunahme bei Erwärmung eines Stoffes von 0 K auf 298,15 K entsprechen.

Enthalpie ist eine Eigenschaft von Materie, die angibt, wie viel Energie in Wärme umgewandelt werden kann.

Enthalpie- Das thermodynamische Eigenschaft Substanz, die anzeigt Energielevel in seinem gespeichert molekulare Struktur. Das bedeutet, dass Materie zwar Energie basierend auf haben kann, aber nicht alles davon in Wärme umgewandelt werden kann. Teil der inneren Energie bleibt immer in der Materie und behält seine molekulare Struktur. Ein Teil einer Substanz ist unzugänglich, wenn sich seine Temperatur der Temperatur nähert Umfeld. Folglich, Enthalpie ist die Energiemenge, die bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck zur Umwandlung in Wärme zur Verfügung steht. Enthalpieeinheiten- Britische thermische Einheit oder Joule für Energie und Btu/lbm oder J/kg für spezifische Energie.

Enthalpiebetrag

Menge Enthalpien der Materie basierend auf seiner gegebenen Temperatur. Gegebene Temperatur ist der von Wissenschaftlern und Ingenieuren als Berechnungsgrundlage gewählte Wert. Das ist die Temperatur, bei der die Enthalpie eines Stoffes null ist J. Mit anderen Worten, der Stoff hat keine verfügbare Energie, die in Wärme umgewandelt werden kann. Diese Temperatur bei verschiedene Substanzen anders. Zum Beispiel ist diese Temperatur von Wasser der Tripelpunkt (0°C), Stickstoff ist -150°C und Kältemittel auf Basis von Methan und Ethan sind -40°C.

Wenn die Temperatur einer Substanz über ihrer gegebenen Temperatur liegt oder bei einer gegebenen Temperatur ihren Zustand in gasförmig ändert, wird die Enthalpie ausgedrückt als positive Zahl. Umgekehrt wird bei einer Temperatur unterhalb einer bestimmten Enthalpie eines Stoffes ausgedrückt negative Zahl. Enthalpie wird in Berechnungen verwendet, um die Differenz der Energieniveaus zwischen zwei Zuständen zu bestimmen. Dies ist notwendig, um die Geräte einzurichten und zu bestimmen nützliche Aktion Prozess.

Enthalpie oft definiert als die Gesamtenergie der Materie, da sie gleich der Summe ihrer inneren Energie (u) in ist gegebener Zustand zusammen mit seiner Fähigkeit, die Arbeit zu erledigen (pv). Aber in Wirklichkeit gibt die Enthalpie nicht die Gesamtenergie einer Substanz bei einer bestimmten Temperatur an Absoluter Nullpunkt(-273°C). Daher statt zu definieren Enthalpie als Gesamtwärme eines Stoffes, genauer definiert als die Gesamtmenge an verfügbarer Energie eines Stoffes, die in Wärme umgewandelt werden kann.
H=U+pV

Was ist die Bildungsenthalpie von Stoffen? Wie verwendet man diese Größe in der Thermochemie? Um Antworten auf diese Fragen zu finden, betrachten wir die grundlegenden Begriffe, die mit der thermischen Wirkung einer chemischen Wechselwirkung verbunden sind.

Thermischer Effekt der Reaktion

Dies ist ein Wert, der die Wärmemenge charakterisiert, die bei der Wechselwirkung von Stoffen freigesetzt oder aufgenommen wird.

Wird der Prozess unter Standardbedingungen durchgeführt, wird der thermische Effekt als Standardeffekt der Reaktion bezeichnet. Dies ist die Standardbildungsenthalpie der Reaktionsprodukte.

Wärmekapazität des Prozesses

Das physikalische Größe, die das Verhältnis einer kleinen Wärmemenge zu einer Temperaturänderung bestimmt. Die Einheiten der Wärmekapazität sind J/K.

Spezifische Wärme ist die Menge an Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Temperatur eines ein Kilogramm schweren Körpers um ein Grad Celsius zu erhöhen.

Thermochemische Wirkung

Für fast jede chemische Reaktion ist es möglich, die Energiemenge zu berechnen, die bei der Wechselwirkung chemischer Komponenten aufgenommen oder abgegeben wird.

Exotherme Umwandlungen sind solche Umwandlungen, bei denen eine gewisse Wärmemenge an die Atmosphäre abgegeben wird. Zum Beispiel, positiver Effekt Verbindungsprozesse charakterisiert werden.

Die Reaktionsenthalpie wird unter Berücksichtigung der Zusammensetzung der Substanz sowie stereochemischer Koeffizienten berechnet. Endotherme Wechselwirkungen beinhalten die Absorption einer gewissen Wärmemenge, um eine chemische Reaktion zu starten.

Die Normenthalpie ist eine in der Thermochemie verwendete Größe.

Spontaner Ablauf des Prozesses

In einem thermodynamischen System läuft ein Prozess spontan ab, wenn es zu einer Abnahme kommt freie Energie interagierendes System. Als Bedingung für das Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts wird der Mindestwert des thermodynamischen Potentials betrachtet.

Nur wenn die Konstanten rechtzeitig eingehalten werden äußeren Bedingungen, können wir von der Unveränderlichkeit der Interaktion sprechen.

Einer der Abschnitte der Thermodynamik untersucht genau die Gleichgewichtszustände, in denen die Enthalpie eine für jeden einzelnen Prozess berechnete Größe ist.

Chemische Prozesse sind dann umkehrbar, wenn sie gleichzeitig in zwei zueinander umgekehrten Richtungen ablaufen: rückwärts und vorwärts. Beobachtet man in einem abgeschlossenen System einen umgekehrten Vorgang, so erreicht das System nach einer gewissen Zeit einen Gleichgewichtszustand. Es ist durch das Aufhören von Konzentrationsänderungen aller Substanzen im Laufe der Zeit gekennzeichnet. Ein solcher Zustand bedeutet nicht einen vollständigen Stillstand der Reaktion zwischen den Ausgangsstoffen, da das Gleichgewicht ein dynamischer Prozess ist.

Enthalpie ist eine physikalische Größe, die für verschiedene berechnet werden kann Chemikalien. Quantitatives Merkmal Gleichgewichtsprozess ist die Gleichgewichtskonstante, ausgedrückt durch Partialdruck, Gleichgewichtskonzentrationen, Molenbrüche interagierende Substanzen.

Für jeden reversibler Prozess Die Gleichgewichtskonstante kann berechnet werden. Sie hängt sowohl von der Temperatur als auch von der Art der interagierenden Komponenten ab.

Betrachten Sie ein Beispiel für die Entstehung eines Gleichgewichtszustands im System. BEI Anfangsmoment Es gibt nur Zeit im System Ausgangsmaterialien A und B. Die Geschwindigkeit der Hinreaktion hat Maximalwert, und der umgekehrte Vorgang findet nicht statt. Wenn die Konzentration der Anfangskomponenten abnimmt, wird eine Zunahme der Geschwindigkeit des Umkehrprozesses beobachtet.

Wenn man bedenkt, dass die Enthalpie eine physikalische Größe ist, die sowohl für die Reaktanten als auch für die Produkte des Prozesses berechnet werden kann, können bestimmte Schlussfolgerungen gezogen werden.

Nach einem bestimmten Zeitintervall ist die Rate des direkten Prozesses gleich der Rate der umgekehrten Wechselwirkung. Die Gleichgewichtskonstante ist das Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten der Vorwärts- und Rückwärtsprozesse. physikalische Bedeutung Dieser Wert zeigt, wie oft die Geschwindigkeit des direkten Prozesses den Wert der umgekehrten Wechselwirkung bei einer bestimmten Konzentration und Temperatur übersteigt.

Der Einfluss äußerer Faktoren auf die Kinetik des Prozesses

Da die Enthalpie eine Größe ist, die für thermodynamische Berechnungen verwendet wird, besteht ein Zusammenhang zwischen ihr und den Prozessbedingungen. Beispielsweise wird die thermodynamische Wechselwirkung durch Konzentration, Druck, Temperatur beeinflusst. Wenn sich einer dieser Werte ändert, verschiebt sich das Gleichgewicht.

Enthalpie ist Thermodynamisches Potenzial, die den Gleichgewichtszustand des Systems charakterisiert, wenn Entropie, Druck und Teilchenzahl als unabhängige Variablen gewählt werden.

Enthalpie charakterisiert das Energieniveau, das in seiner molekularen Struktur gespeichert ist. Wenn also eine Substanz Energie hat, ist sie nicht drin vollständig wird in Wärme umgewandelt. Ein Teil davon wird direkt in der Substanz gespeichert, es ist für das Funktionieren der Substanz bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur erforderlich.

Fazit

Die Enthalpieänderung ist ein Maß für die Wärme einer chemischen Reaktion. Sie charakterisiert die Energiemenge, die für die Wärmeübertragung bei konstantem Druck notwendig ist. Dieser Wert wird in Situationen verwendet, in denen Druck und Temperatur im Prozess konstante Werte sind.

Enthalpie wird oft durch die Gesamtenergie eines Stoffes charakterisiert, da sie als Summe der inneren Energie und der vom System verrichteten Arbeit definiert ist.

In Wirklichkeit verhält sich dieser Wert wie gesamt Energie, die die Energieindikatoren eines Stoffes charakterisiert, der in Wärme umgewandelt wird.

Dieser Begriff wurde von H. Kamerling-Onnes vorgeschlagen. Bei der Durchführung thermodynamischer Berechnungen in Anorganische Chemie, muss die Stoffmenge berücksichtigt werden. Die Berechnungen werden bei einer Temperatur von 298 K und einem Druck von 101 kPa durchgeführt.

Das Hesssche Gesetz, das der Hauptparameter für die moderne Thermochemie ist, ermöglicht es, die Möglichkeit zu bestimmen spontaner Fluss chemischer Prozess, berechnen Sie seine thermische Wirkung.