Термохимические расчеты и их использование для характеристики

Биохимических процессов

Значения стандартных энтальпий образования и сгорания различных веществ имеются в справочниках. Эти значения используются для расчета тепловых эффектов различных процессов, в том числе и биохимических реакций.

Типовая задача. Рассчитать тепловой эффект реакции окисления глюкозы:

С₆Н₁₂О₆(г) + 6О₂(г) = 6Н₂О(ж) + 6СО₂(г); DН⁰ =?

DН⁰_обр.[C₆H₁₂O₆(т)] = –1260 кДж/моль;

DН⁰_обр.[CO₂(г) ] = –393,5 кДж/моль;

DН⁰_обр.[H₂O(ж)] = –285,8 кДж/моль.

Решение

DН⁰_{реакции} = (6DН⁰_обр[H₂O_(ж)] + 6DH⁰_обр[CO_2(г)]) – DH⁰_обр[C₆H₁₂O_6(т)] =

((6(–285,8) + 6(–393,5)) – (–1260) = –2815,8 кДж.

Исходя из закона Гесса, следует, что при окислении 1 моль глюкозы в живых организмах выделится такое же количество энергии.

Второй закон термодинамики

Первый закон термодинамики позволяет составить энергетический баланс протекающего в системе процесса, но не указывает, в каком направлении и до какого предела будет протекать этот процесс. Согласно первому закону термодинамики, возможен, например, самопроизвольный переход энергии как от горячего тела к холодному, так и от холодного к горячему. Однако, опыт показывает, что энергия самопроизвольно переходит от тела более нагретого к телу менее нагретому. Обратный процесс не протекает. Сколько бы мы не ждали, вода в чайнике, стоящем на столе, не закипит за счет энергии окружающей среды.

С точки зрения первого закона термодинамики все процессы, происходящие без нарушения закона сохранения энергии, возможны. Однако, опыт показывает, что самопроизвольные процессы в природе протекают только в определенном направлении и до определенного предела. Первый закон термодинамики необходимо дополнить законом, который позволял бы судить о направлении самопроизвольных процессов и пределах их протекания. Таким законом является эмпирический закон, установленный на основании большого человеческого опыта. Справедливость этого закона подтверждается тем, что ни одно из его следствий не находится в противоречии с опытом.

Второй закон термодинамики тесно связан с существованием необратимых процессов. Прежде, чем рассмотреть содержание и формулировку второго закона термодинамики, познакомимся с понятием «необратимые» и «обратимые» процессы в термодинамическом смысле.