Вопрос № 3. Теплоты образования и сгорания органических веществ

Теплоты образования и сгорания органических веществ. Тепловые эффекты экзо- и эндотермических реакций органических веществ.

Изменение химического состава реагирующей смеси приводит к изменению ее теплосодержания ∆Н_Т, которое можно рассчитать через энтальпии образования компонентов (∆Н_Т)_обр:

∆Н_Т = ∑ν_i(∆Н_Т)_обр.i.

Если энтальпия (теплосодержание) образования продуктов меньше, чем энтальпия образования исходных веществ, (∆Н_Т<0), то выделяется теплота Q_Р = -∆Н_Т, называемая теплотой реакции. Если при химическом превращении теплосодержание смеси увеличивается (∆Н_Т>0), то происходит поглощение теплоты.

В зависимости от знака ∆Н (или Q) реакции бывают экзотермические (∆Н<0, Q_Р>0, с выделением теплоты) и эндотермические (∆Н>0, Q_Р<0, с поглощением теплоты).

Количество выделенной или поглощенной в результате реакции теплоты называют тепловым эффектом реакции.

Тепловой эффект реакции входит в запись термохимического уравнения, представляющего собой стереохимическое уравнение с указанием его теплового результата

ν_АА + ν_ВВ + …= ν_RR + ν_SS +…+ Q_Р

Значение Q_Р в уравнении зависит от записи химического уравнения, поэтому в справочной литературе Q_Р приводят прямо в уравнениях или указывают изменение энтальпии, соответствующие превращению 1 моля вещества.

Знание теплового эффекта необходимо для определения тепловых явлений в технологических процессах. Количество выделившейся или поглощенной теплоты q_р зависит от количества превратившегося вещества ∆N. Если Q_Р представлена в записи уравнения, то

q_р = Q_Р∆N_А / ν_А

В зависимости от знака Q_Р (экзо- и эндотермическая реакция) теплота в ходе протекания процесса будет выделятся или поглощаться.

Общая химическая технология, Бесков В.С., Москва, Академкнига, 2005, стр.57-58

Пособие по химии для поступающих в ВУЗы, Москва, Новая волна, 2002, стр.20

Основными технологическими характеристиками топлива являются теплота сгорания (теплотворность) – это теплота реакции горения топлива, то есть количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (кДж/кг) или 1 м³ газообразного топлива (кДж/м²) и при охлаждении продуктов горения до начальной температуры процесса. Различают низшую Q_Н и высшую Q_В теплоту сгорания топлива. Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделившейся при сгорании 1 кг водорода с образованием водяного пара, высшей теплотой – количество теплоты, выделившейся при сгорании 1 кг водорода с образованием воды. В практических расчетах применяют обычно Q_Н.

Общая химическая технология, Кутепов А.М., Москва, Высшая школа, 1990, стр.253

Количество теплоты, которое выделяется при образовании 1 моля соединения из простых веществ, называется теплотой образования данного соединения.

Общая химия, Глинка И.Л.

Энтальпией (теплотой) образования называют тепловой эффект 1 моль вещества из простых веществ, устойчивых при 298К и давлении 100 кПа.

Теплотой сгорания топлива называется тепловой эффект реакции окисления кислородом элементов, входящих в состав вещества, до образования высших оксидов.

Теплоту сгорания обычно относят к стандартному состоянию (давление 100 кПа), одному молю топлива и называют стандартной теплотой сгорания.

Общая химия, Коровин Н.В., Москва, Высшая школа, 1998, стр. 122, 128, 439