Оценка энергетических показателей электроплавки медно-никелевого сырья при переходе на брикетированную шихту
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
я равен количеству тепла, выделяемого или поглощаемого в процессе реакции.
(4.2)
Разность энтальпий этих веществ называется тепловым эффектом, или энтальпией реакции, и может быть измерена калориметрически. В более простом случае образования одного соединения из элементов
(4.3)
(4.4)
носит название теплота образования. Теплоты образования химических веществ обычно относят к стандартной температуре 298К и обозначают . Теплоты образования или энтальпии экзотермических реакций отрицательны.
Если вещество охлаждается от высокой температуры до комнатной, энтальпия также будет уменьшаться, причем теплота, потерянная данной системой, перейдет в окружающую среду. Подобное изменение сопровождается выделением тепла:
(4.5)
Можно утверждать, что изменение (увеличение) энтальпий системы равно .
В термохимических раiетах изменения энтальпии, энтропии и энергии Гиббса обозначаются двумя символами: - применяется для изотермических реакций, - означает изменение величины термодинамических функций вещества с изменением температуры.
Если бы истинные значения энтальпии всех веществ были известны, их можно было бы свести в таблицы и использовать для определения энтальпии любой реакции. Истинные значения энтальпии должны включать теплоты образования атомов из элементарных частиц, протонов, нейтронов, электронов и т. п. Так как в любой химической реакции энергия ядер и энергия внутренних электронных структур атомов не изменяется, значения этих величин остаются постоянными и могут быть исключены из термодинамического рассмотрения. Поскольку рассматривается изменение энтальпии в результате изменения температуры или в результате химической реакции, можно выбрать произвольное состояние вещества, при котором энтальпия равна нулю, и вести все раiеты с учетом этого выбора или с учетом стандартного состояния.
Молярная энтальпия любого вещества при абсолютном нуле связана с величиной энтальпии при другой температуре соотношением
(4.6)
где Ср - молярная теплоемкость вещества при постоянном давлении. При условии величина Н0 становится отрицательной, поскольку для элемента в стандартном состоянии при 25 С Ср>0.
Энтальпия соединений при 25С согласно сказанному выше равна теплоте их образования из элементов при этой температуре.
Вычисляя теплоту реакции используется свойство аддитивности теплот реакции известное под названием закона Гесса (1840 г.). Позже этот закон был применен для определения теплот образования соединений путем комбинирования теплот различных реакций, связанных с изучаемой реакцией. Такой способ часто употребляется в органической химии, а также во многих случаях и в неорганической.
Недостатком этого метода, основанного на применении закона Гесса является то что ошибки отдельных определений аддитивны и дают суммарную ошибку. Очевидно, что если теплота образования представляет собой небольшую разность больших величин, то относительная погрешность велика, даже если ее составляющие совсем небольшие.[2]
4.2 Основные методы определения теплот образования соединений
Измерения изменений количеств теплоты, происходящих в результате реакции, которая протекает в системе с известной теплоемкостью (в калориметре). Для этого метода может быть применен закон Гесса. Например, теплоту образования сплава можно получить путем измерения теплот растворения сплава и его составляющих в определенном растворителе.
Определение константы равновесия реакции, протекающей с участием газообразных веществ. Теплота образования, или теплота реакции, вычисляется по уравнению Вант-Гоффа:
(4.7)
Это уравнение изобары. Термин изохора неправилен, поэтому соотношение (4.7) будем называть изобарой.
Значения Кр определяют при двух или более температурах или же из кривой берут два значения Кр1 и Кр2. Проинтегрировав уравнение (4.7), получают:
(4.8)
или
(4.9)
По этому уравнению вычисляют среднее значение теплоты образования в пределах от T1 до Т2.
Для случая, когда только одно из соединений, участвующих в реакции, является газообразным, уравнение (4.7) может быть записано в виде
(4.10)
или в интегральной форме
(4.11)
Эта величина положительна, если газообразный компонент находится в правой части химического уравнения.
Уравнение (4.10) является общим соотношением, которое более известно в его частной форме как уравнение Клаузиуса-Клапейрона; в этом случае уравнения (4.10) и (4.11) можно преобразовать к виду:
(4.12)
(4.13)
где L - среднее значение теплоты испарения при переходе от температуры Т1 к Т2.
Применение уравнения (4.10) к растворам при условии, что давления диссоциации р в растворе одного состава измеряют при разных температурах. В этом случае получают так называемую парциальную теплоту образования раствора, имеющего в составе летучий компонент. Зависимость между теплотой образования раствора и растворимостью вещества (Снас) в растворителе представлена уравнениями
(4.14)
(4.15)
где является постоянной величиной; парциальная энтальпия образования насыщенного раствора получена для интервала температур от Т1 до Т2 и для концентраций в пределах от до . Существенным условием является то, что насыщенный раствор должен находиться в равновесии с той