Физика для химиков. День первый - термодинамика

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И ТЕПЛОТА
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 2783 кДж/моль
NaOH + HCl = NaOH + H2O + 55,9 кДж/моль
C2H4Cl2 = CH2CH2Cl + HCl – 73 кДж/моль

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
Поступательное движение
Вращение
Колебания
Электростатическое и магнитное взаимодействие
Все-все-все!
Точное значение неизвестно. Измеряется изменение.

ЭНЕРГИЯ НЕ МОЖЕТ ВЗЯТЬСЯ ИЗ НИОТКУДА И ИСЧЕЗНУТЬ В НИКУДА (ЭТО ВАЖНО)

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
Q = ΔU + W
Q = ΔH - V Δp
(H = U+pV)
Работа только
по расширению газа
Q = ΔU + p ΔV
H - Энтальпия

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И ЭНТАЛЬПИЯ
Q = ΔH - V Δp
Q = ΔU + p ΔV
Имеет значение только для процессов с участием газов (хим. реакции,
Термическое расширение)

ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ
aA+bB = dD+eE ± Q
Q – функция состояния
(это важно)
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 2783 кДж/моль
NaOH + HCl = NaOH + H2O + 55,9 кДж/моль
C2H4Cl2 = CH2CH2Cl + HCl – 73 кДж/моль

РЕАКЦИИ МОЖНО И НУЖНО СКЛАДЫВАТЬ И ВЫЧИТАТЬ
S+O2 = SO2
2SO2+O2 = 2SO3
2S+2O2 + 2SO2+O2 = 2SO3 + 2SO2
2S + 3O2 = 2SO3
2
CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 = CH2Cl2 + HCl
CH4 + Cl2 + CH3Cl + Cl2 = CH3Cl + HCl + CH2Cl2 + HCl
CH4 + 2Cl2 = CH2Cl2 + 2 HCl

ЗАДАНИЕ: КАКОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ ВЫДЕЛИТСЯ ИЛИ ПОГЛОТИТСЯ ПРИ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ
С + 2H2 = CH4
СH4(г) + 2 O2(г) = СO2(г) + 2 H2О(ж) + 890 кДж
С(тв) + O2(г) = СO2(г) + 394 кДж
2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) + 572 кДж

СТАНДАРТНАЯ ТЕПЛОТА ОБРАЗОВАНИЯ
C + 1/2O2 = CO
H2 + 1/2O2 = H2O
H2 + S + 1/2O2 = H2SO4
6C + 6H2 + 3O2 = C6H12O6

ЗАКОН ГЕССА
С6Н12О6 + 6 О2 = 6 СО2 + 6 Н2О

ИНТЕРЕСНЫЕ ШТУКИ

ПОПРОБУЕМ ЧТО-НИБУДЬ ПОСЧИТАТЬ
KOH (к) + HCl(р-р, ,беск. H2O) = KCl (р-р, беск. H2O) + H2O (ж)
В стакане 500 мл раствора HCl (0.1 моль/л), в него добавили 1 г KOH.
Как изменится температура жидкости?

ТЕПЛОЕМКОСТЬ
Количество теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы поднять температуру единицы его массы (удельная) или один моль (молярная) на один градус.
Типичные значения (Дж/моль*К)

ЗАДАНИЕ:
КАК МОЖНО БЫЛО БЫ УВЕЛИЧИТЬ РАЗОГРЕВ? ОБЪЕМ РАСТВОРА СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ ОСТАВИТЬ ПОСТОЯННЫМ. НА СКОЛЬКО МАКСИМАЛЬНО ЕГО МОЖНО УВЕЛИЧИТЬ? ЧТО НУЖНО ИЗМЕНИТЬ В ХОДЕ РАСЧЕТА?