Физика для химиков. День первый - термодинамика

1. Физика для химиков

ФИЗИКА ДЛЯ ХИМИКОВ
ДЕНЬ ПЕРВЫЙ - ТЕРМОДИНАМИКА

2. Химические реакции и теплота

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

3. Внутренняя энергия

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
Поступательное движение
Вращение
Колебания
Электростатическое и магнитное
взаимодействие
5) Все-все-все!
1)
2)
3)
4)
Точное значение неизвестно. Измеряется
изменение.

4. Энергия не может взяться из ниоткуда и исчезнуть в никуда (это важно)

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

5. Первое начало термодинамики

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

6. Внутренняя энергия и энтальпия

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

7. Тепловой эффект реакции

ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ
Q – функция состояния
(это важно)
aA+bB = dD+eE ± Q
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 2783 кДж/моль
NaOH + HCl = NaOH + H2O + 55,9 кДж/моль
∆H = ∆H1 + ∆H2
C2H4Cl2 = CH2CH2Cl + HCl – 73 кДж/моль
∆H > 0 − энергия поглощается
∆H < 0 − энергия выделяется

8. Реакции можно и нужно складывать и вычитать

РЕАКЦИИ МОЖНО И НУЖНО СКЛАДЫВАТЬ И
ВЫЧИТАТЬ
CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 = CH2Cl2 + HCl
S+O2 = SO2
2SO2+O2 = 2SO3
2
CH4 + Cl2 + CH3Cl + Cl2 = CH3Cl + HCl + CH2Cl2 + HCl
CH4 + 2Cl2 = CH2Cl2 + 2 HCl
∆H = ∆H1 + ∆H2
2S+2O2 + 2SO2+O2 = 2SO3 + 2SO2
2S + 3O2 = 2SO3
∆H = 2∆H1 + ∆H2

9. Задание: какое количество теплоты выделится или поглотится при газификации угля

ЗАДАНИЕ: КАКОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ ВЫДЕЛИТСЯ
ИЛИ ПОГЛОТИТСЯ ПРИ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ
С + 2H2 = CH4
∆H = ?
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

10. Стандартная теплота образования

СТАНДАРТНАЯ ТЕПЛОТА ОБРАЗОВАНИЯ
C + 1/2O2 = CO
∆