Energia totală a sistemului este format din trei tipuri de energie: energia cinetică a mișcării sistemului în ansamblul său obiect, energia potențială a sistemului datorită situației în orice domeniu extern, și energia internă. În general, reacțiile chimice au loc în echipamentele staționare în absența câmpurilor electrice și magnetice, iar efectul câmpului gravitațional asupra Pământului reacția chimică este atât de mică încât nu poate fi stabilită experimental. În acest caz, schimbarea energiei cinetice și potențiale pot fi ignorate și consideră că modificarea în energia totală a sistemului este determinată doar de schimbarea energiei sale interne.
U internă a energiei este suma a patru termeni, fiecare dintre care caracterizează un anumit tip de trafic în sistem: energia cinetică a mișcării (translatie, vibratorii de rotație,) particule structurate (Ec), energia potențială a interacțiunii intermoleculare (E), energia chimică a legăturii chimice intramoleculare (Ex ), energia atomică a interacțiunii nucleonilor în nuclee (Ea):
Întrucât rearanjamentele nucleare nu apar în reacțiile chimice, Ea sistemului este constantă, iar energiile cinetice, potențiale și chimice se schimbă. Prin urmare, în tranziția de la starea inițială a sistemului (1), de la substanțele inițiale (reactivi) la produsul final (2), la produsele de reacție, schimbarea energiei interne va fi egală cu:
Valorile absolute ale U1 și U2 sunt necunoscute, prin urmare, se poate judeca numai schimbarea totală a energiei interne a sistemului # 8710; U, schimbând energia internă a sistemului cu mediul și astfel de forme de schimb de energie ca și căldură și muncă.
Căldura - rezultatul schimbărilor în transferul puterii interne care caracterizează translațională haotic, vibrație, și mișcarea de rotație a sistemului structural de particule la un particule de mediu (sau invers) prin conducție, radiație sau convecție. Acest transfer de energie se numește transfer de căldură. Din punct de vedere cantitativ, schimbarea energiei interne în procesul de transfer de căldură este estimată de cantitatea de căldură q transferată.
Transferul de căldură este posibil numai dacă există o diferență de temperatură între sistem și mediul extern. Pentru reacțiile exotermice care continuă cu eliberarea căldurii, când temperatura sistemului este mai mare,
decât mediul extern, sistemul pierde energie și q <0. Для эндотермических реакций, идущих с поглощением теплоты извне, от внешней среды, значение теплоты положительное и q> 0. Dacă mediul extern este un vid, atunci transferul de căldură nu are loc și q = 0, energia internă a sistemului rămâne neschimbată, adică, # 8710; U = 0. Când temperaturile sistemului și mediul extern sunt egale # 8710; T = 0 și q = 0. Cu toate acestea, aceasta nu înseamnă absența căldurii, se va întâmpla, dar astfel încât cantitatea de căldură absorbită pe unitatea de timp egal cu numărul alocat. În acest caz vorbim despre o stare de echilibru termic între sistem și mediul extern.
Noțiunea de "căldură" este strâns legată de o altă noțiune de "temperatură". Temperatura este un parametru termodinamic care caracterizează starea energetică a particulelor, materiei sau sistemelor. În contrast cu volumul, proprietatea extinsă a sistemului, temperatura se referă la proprietăți intense, nu respectă legea aditivității. Este imposibil ca, prin turnarea în mai multe pahare, mai multe tuburi de apă cu aceeași temperatură, pentru a obține apă cu o temperatură mai ridicată. Numărul care caracterizează temperatura trebuie considerat ca un singur întreg: 100 0 C nu este o sumă de 100 de grade Celsius.
Iov - rezultatul modificărilor energiei interne ce caracterizează transferul ordonat al mișcării de translație din fluxul organizat al sistemului de particule la particule de mediu (sau invers) pentru a crea în acesta același organizat, se deplasează progresiv fluxul de particule. Cantitatea de lucru A perfecționată în acest proces determină schimbarea energiei interne. În reacțiile chimice, volumul reactanților gazoși și al produselor de reacție variază de obicei, iar activitatea de dilatare sau contracție a sistemului este efectuată.
Lucrarea de extindere sau de compresiune la presiune externă constantă a mediului (p = const) este egală cu
unde Am este munca mecanică; V1 și V2 sunt volumele sistemului respectiv, după terminarea și înainte de începerea reacției chimice.
Dacă V2> V1. sistemul se extinde, lucrarea va fi pozitivă (Am> 0) și cu atât mai mare va fi presiunea constantă externă p. Dacă sistemul se extinde în vid, nu există nici o muncă, p = 0 și Am = p # 8710; V = 0.
Dacă V2 În general, dacă sistemul participă simultan la două procese - transferul de căldură și funcționarea - pentru a calcula schimbarea energiei interne # 8710; U, este necesar să se măsoare valorile ambelor q și A. Poți să vorbești despre căldură și să lucrezi numai în momentul transferului de mișcare din sistem sau din sistem, dar nu în legătură cu starea lui. Căldura, ca și munca, nu sunt proprietăți ale sistemului, valoarea lor depinde de calea tranziției sistemului de la starea inițială la cea finală. În interiorul sistemului nu există nici "căldură", nici "muncă". Există trei tipuri de sisteme în funcție de natura schimbului de trafic cu mediul extern: izolate, închise (sau închise) și deschise. Un sistem izolat este un sistem a cărui masă și energie sunt neschimbate. Aceasta înseamnă că transferul materiei și mișcarea prin coaja unui astfel de sistem este exclus. Sistemele practic izolate nu există. În prima aproximare a unor astfel de sisteme, este posibil să se includă o fiolă sigilată cu o bună izolare termică. Închis este un sistem a cărui masă este constantă, iar energia poate varia. Un astfel de sistem nu interferează cu procesele de transfer de căldură și de lucru, dar prin cochilie nu există transfer substanțe. O variație a sistemului închis este sistemul adiabatic, care nu are loc prin carcasa flexibilă a transferului de căldură, dar schimbarea energiei interne a sistemului este posibilă datorită performanței muncii. Sistemele deschise pot schimba atât masa, cât și energia.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: