Funkcje termodynamiczne jako funkcje stanu
Entalpia (H)
Czyli efekt cieplny przemiany zachodzącej w warunkach izotermiczno-izobarycznych: H = U + pV Zatem zmianę entalpii można wyrazić wzorem: Efekt cieplny może towarzyszyć zarówno przemianie fizycznej, jak i chemicznej.
Energia wewnętrzna (U) układu
Yo całkowita energia układu, czyli suma energii kinetycznych i potencjalnych wszystkich drobin w danym układzie termodynamicznym, np. energia ruchów elektronów i atomów, energia oddziaływań między elektronami, między nukleonami w jądrach, między elektronami a jądrami atomów. Energia wewnętrzna jest funkcją stanu.
Funkcje termodynamiczne jako funkcje stanu
Układ to fragment wszechświata poddawany obserwacji i związane z nią rozważania. Otoczenie to wszystko to, co znajduje się poza układem. Układy można podzielić na: Stan każdego układu można opisać, używając tzw. parametrów stanu. W zależności od warunków, w jakich się odbywają przemiany, można podzielić je na:
Funkcja stanu
Charakteryzuje się tym, że jej zmiany nie zależą od sposobu prowadzenia przemiany, czyli nie zależą od drogi, po której układ przeszedł od stanu początkowego do stanu końcowego, a jedynie od parametrów stanu, w jakim układ się znajduje. Zmiany funkcji są równe różnicy jej wartości w stanach końcowymi początkowym układu – w przypadku energii wewnętrznej: Wynika z tego, że wartość ΔU = U 2 – U 1 nie zależy od drogi przemiany, a tylko od stanu początkowego (U 1 ) i końcowego układu (U...
Efekty cieplne reakcji
Każdej przemianie chemicznej towarzyszy określony efekt cieplny. Efekt cieplny można określić jako ilość energii wymienionej w postaci ciepła między układem a otoczeniem. W przemianie izochorycznej (tzn. zachodzącej w stałej objętości) i przemianie izobarycznej (tzn. zachodzącej pod stałym ciśnieniem) efekt cieplny jest równy zmianie funkcji stanu (odpowiednio energii wewnętrznej reakcji i entalpii reakcji). Efekt cieplny jest więc niezależny od „drogi” przemiany, a jedynie od parametrów...
Praca i ciepło
Stanowią sposoby zmieniania energii wewnętrznej układu. Należy pamiętać, że energia wewnętrzna układu izolowanego jest stała (U = const.).
Entropia (S)
jest często określana jako miara liczby sposobów podziału zasobu energii układu makroskopowego między jego elementami, czyli tzw. „miara nieuporządkowania układu”. Ze wzrostem liczby tych sposobów wzrasta nieuporządkowanie układu. Zmianę entropii wyraża się wzorem: Wzrost entropii jest warunkiem samorzutności procesów zachodzących w układzie izolowanym. Dla układu w stanie równowagi ΔS = 0, a przy procesach samorzutnych ΔS > 0, natomiast gdy ΔS < 0, proces samorzutny nie...
Energia wiązania chemicznego
To energia potrzebna do rozerwania wiązania,a tym samym – energia uwalniana przy jego tworzeniu. Efekt energetyczny reakcji można wyznaczyć w oparciu o wartość energii wiązań. Każda reakcja chemiczna jest endoenergetycznym procesem rozrywania wiązań w cząsteczkach substratów (człon o wartości dodatniej) oraz egzoenergetycznym procesem powstawania wiązań w cząsteczkach produktów (ujemny człon wyrażenia na ΔH):
Ciepło reakcji chemicznej
W zależności od podanej jednostki – odnosi się lub nie odnosi się do liczby moli substratu lub produktu podanej w równaniu stechiometrycznym,np.:
Standardowa molowa entalpia tworzenia
(Δ Ho sp ) – entalpia reakcji całkowitego spalania 1 mola związku chemicznego, przebiegająca w warunkach standardowych. Produktami reakcji są, np. CO 2(g) , SO 2(g) , H 2 O (c) .
Prawo Lavoisiera-Laplace'a oraz prawa Hessa
Efekty cieplne reakcji można obliczyć, korzystając z prawa Lavoisiera-Laplace’a oraz prawa Hessa. Prawa te wykorzystuje się do wyznaczenia nieznanych efektów cieplnych reakcji chemicznych na podstawie innych reakcji, dla których znane są efekty cieplne. Podczas rozwiązywania zadań łączymy poszczególne równania chemiczne (dodajemy stronami, odejmujemy stronami, mnożymy) tak, aby otrzymać równanie tej reakcji, której efekt cieplny liczymy. Te manipulacje matematyczne, które zostały dokonane...