В Химия. Учеб. пособие. Внутренняя энергия и энтальпия

-55-

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Внутренняя энергия и энтальпия

Это означает, что если все три процесса удовлетворяют требованию Т_исх = Т_кон и Р_исх = Р_кон, то независимо от того, сгорает графит сразу в СО₂ или сначала в СО, а затем СО в СО₂, тепловой эффект будет одним и тем же.

Следствия из закона Гесса:

1. Если в результате последовательных химических реакций система приходит в состояние, полностью совпадающее с исходным (круговой про­цесс), то сумма тепловых эффектов этих реакций будет равна нулю.

2. Изменение энтальпии химической реакции ΔН_хр равно сумме энальпий образования конечных веществ ΔН_{кон в}._в за вычетом суммы энталь­пий образования исходных веществ

ΔН_исх в-в •

ΔНх.р = Σ ΔНкон. в.в - Σ ΔНисх. в.в.

Далее рассмотрим такие характеристики состояния системы, как эн­тропия и энергия Гиббса.

Энтропия

Частицам (молекулам, атомам, ионам) присуще стремление к беспоря­дочному движению, поэтому система стремится перейти из более упорядо­ченного состояния W i в менее упорядоченное W₂.

Количественной мерой беспорядка системы является энтропия, выра­жаемая уравнением Больцмана:

S = ^lnW

N

где S - энтропия, Дж/(моль • К); R - универсальная газовая постоянная, рав­ная 8,314 Дж/(моль-К); N_А - число Авогадро 6,02-10²³.

Подставив в формулу Больцмана значение всех стандартных величин, а также переведя натуральный логарифм в десятичный, получим следующее уравнение для энтропии:

S = 0,75 • 10"²³ lg W.

Для того чтобы энтропии веществ были сравнимы, их, как и энтальпии, принято относить к определенным стандартным условиям, т. е. Р = 1 атм или 101,3 кПа, Т = 298 К.

Энтропия вещества, измеренная в стандартных условиях, называется стандартной, обозначается S°₂98, приводится в справочной литературе. Например,

S⁰_{298 воды (ж)} = 69,96 Дж/(моль⋅К), S⁰_{298 воды (пар)} = 188,74 Дж/(моль⋅К).

В Химия. Учеб. пособие

-56-

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ