Энтальпия. Теплоты изохорического и изобарического процессов

Баланс энергии. Работа. Теплота. Внутренняя энергия.

Любая система может иметь три составляющих энергии: потенциаль­ную Е_пот, кинетическую Е_кин и внутреннюю U.

Потенциальная энергия определяется внешними полями, например по­лем силы тяжести, электрическим полем, магнитным полем и т, д., и положе­нием в пространстве системы. В частности, в поле земного тяготения потен­циальная энергия системы зависит от высоты над уровнем земли h и ускоре­ния силы тяжести Кинетическая энергия зависит от скорости поступательно­го движения и от угловой скорости, если система совершает вращательное движение.

Внутренняя энергия не зависит ни от положения системы в про­странстве, ни от скорости ее движения, а определяется свойствами самой сис­темы: давлением, температурой и др. В неподвижной системе, не подверженной действию внешних сил, та­ким образом, остается лишь одна составляющая - внутренняя энергия, изме­нение которой может быть вызвано двумя способами. Один из них - передача энергии к системе или из системы под действием сил, имеющих направление, в частности, давления. Этот способ передачи энергии называется работой. Второй способ обмена энергией происходит под действием параметров, не имеющих направления. Он называется теплотой.

Принято считать работу, совершаемую системой, положительной, а ра­боту, совершаемую над системой, отрицательной. Теплота, переходящая к системе, положительна, а теплота, отводимая от системы, отрицательна.

Баланс энергии (с учетом приведенной выше системы знаков работы W и теплоты Q) выражается первым законом термодинамики:

где - изменение внутренней энергии.

Энтальпия. Теплоты изохорического и изобарического процессов.

При постоянном объеме простая система не может совершать какую-либо работу. Поэтому теплота химической реакции при постоянном объеме равна изменению внутренней энергии:

Работа расширения равна произведению давления на изменение объема:

или при постоянном давлении:

(постоянную величину можно вносить за знак приращения). Теплота при постоянном давлении окажется равной

Сумма под знаком приращения представляет собой функцию, называемую энтальпией H;

Таким образом, при постоянном давлении теплота равна изменению энтальпии: