1.2. Применение первого начала термодинамики к гомогенным однокомпонентным закрытым системам

Изохорный процесс (V = const; ?V = 0)

В простейшем случае – полезная работа не совершается.

dU = ?Q + ?W = ?Q – pdV

dU = ?Q_v = C_VdT = nC_VdT

Все количество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии.

– теплоемкость при постоянном объеме, т. е. количество теплоты, необходимое для повышения температуры системы на один градус при постоянном объеме. [С_V] = Дж/град.

?_V – мольная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(моль ? град). Для идеальных газов:

?_V = ²/₃R – одноатомный газ;

?_V = ⁵/₂R – двухатомный газ.

Изобарный процесс (Р = const)

dU = ?Q + ?W = ?Q – pdV

?Q_p = dU + pdV = d(U + pV) = dH

H = U + pV – энтальпия – функция состояния системы.

?Н = ?(?_iU_i)_прод – ?(?_iU_i)_исх

?Q_p = dU + pdV =dH = C_pdT – тепловой эффект изобарного процесса равен изменению энтальпии системы.

– теплоемкость при постоянном давлении. [С] = Дж/град.

?_р – мольная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(моль ? град).

Для идеальных газов: ?_р = ?_V + R; ?_р, ?_V = [Дж/(моль • К)].

Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты, выделившейся либо поглотившейся в ходе реакции при постоянной температуре.

Q_v = ?U_V

Q_p = ?U_p

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Закон Кирхгоффа

Температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоемкости системы в ходе реакции.

Закон Кирхгоффа:

Для химического процесса изменение теплоемкости задается изменением состава системы:

?С_р = ?(?_iC_p,i)_прод – ?(?_iC_p,i)_исх или ?C_V = ?(?_iC_V,i)_прод – ?(?_iC_V,i)_исх

Интегральная форма закона Кирхгоффа:

?Н_Т2 = ?Н_Т1 + ?С_р(Т₂ – T₁) или ?U_T2 = ?U_Ti + ?С_V(Т₂ – T₁)