Первый закон термодинамики. Первый закон термодинамики связан с законом сохранения энергии: энергия не появляется и не исчезает

Первый закон термодинамики связан с законом сохранения энергии: энергия не появляется и не исчезает, а переходит из одного вида в другой.

I закон термодинамики гласит: В любом процессе теплота, поступающая в систему расходуется на пополнение запаса внутренней энергии и на совершение работы.

Q = Δ U+ А (1)

ΔU – изменение внутренней энергии, которое не зависит от способа проведения процесса, а определяется только начальным и конечным состоянием системы.

Большинство химических реакций, протекающих в организме, проходят при постоянном давлении и температуре. В этом случае пользуются функцией, называемой энтальпией. При постоянной температуре и давлении работа будет равна

А= рΔV

Подставляя это выражение в формулу (1), получим Q = Δ U+ рΔV или

Q = (U₂-U₁) + р(V₁ –V₂)= (U₂+pV₂) –(U₁+pV₁).

Заменяя Н = U + рV, получим

Q = Н₂ – Н₁ = ΔН.

ΔН - характеризует теплосодержание системы и зависит только от начального и конечного состояния системы:

Δ Н = Н конеч. – Н нач.

Внутренняя энергия и энтальпия взаимно дополняют друг друга, т.к. обе служат мерой переноса теплоты процесса при определенных условиях:

Е при V = соnst; H при Р = соnst.

Тепловой эффект реакции. Закон Гесса

Тепловым эффектом процесса ΔН_р-ции называют сумму поглощенной теплоты и всей работы, выполненной окружающей средой над системой за вычетом работы внешнего давления.

Теплотой образования ΔН_обр называется тепловой эффект реакции образования данного соединения из простых веществ.

Закон Гесса: Тепловой эффект химических реакций зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода системы.

ΔН_р-ции = Н_кон – Н _нач

Следствие. Изменение энтальпии реакции равно разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ:

Δ Н _р-ции = ΣпΔН⁰ _прод. - ΣпΔН⁰ _исх.

где: п – число молей исходных веществ и продуктов реакции.

Изменение стандартной энтальпии образования ΔН⁰ называют тепловой эффект реакции образования одного моля сложного вещества из простых веществ, устойчивых при стандартных условиях (р = 1 атм, Т = 298К). ΔН⁰ являются табличными данными и публикуются в справочной литературе.

Используя табличные данные ΔН⁰ для исходных веществ и продуктов реакции и исходя из уравнения реакции можно рассчитать тепловой эффект любой реакции. Если в результате вычислений получается ΔН_р-ции <0, то реакция экзотермическая, если ΔН_р-ции>0, то реакция эндотермическая.