- Термодинамика химических процессов

Презентация "Термодинамика химических процессов" по физике – проект, доклад

Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Слайд 12
Слайд 13
Слайд 14
Слайд 15
Слайд 16
Слайд 17

Презентацию на тему "Термодинамика химических процессов" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 17 слайд(ов).

Слайды презентации

Тема № 10. Термодинамиа химических процессов. Химической называется та часть термодинамики, в которой изучаются превращения энергии в химических реакциях и исследуются возникающие при этом тепловые явления. Для химического процесса характерно разрушение старых и возникновение новых связей между атом
Слайд 1

Тема № 10. Термодинамиа химических процессов.

Химической называется та часть термодинамики, в которой изучаются превращения энергии в химических реакциях и исследуются возникающие при этом тепловые явления. Для химического процесса характерно разрушение старых и возникновение новых связей между атомами. Выделение или поглощение энергии происходит в результате действия сил связей. Отличительным признаком химической реакции является изменение состава системы в результате перераспределения массы между реагирующими веществами. Энергия, проявляющаяся только в результате химической реакции, называется химической энергией. Она является частью внутренней энергии системы, рассматриваемой в процессе химического превращения.

10.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. Химические реакции обычно протекают с выделением или поглощением теплоты. Реакции, сопровождающиеся выделением теплоты, называются экзотермическими, а реакции, идущие с поглощением теплоты – эндотермическими. В качестве примера экзотермической реакции можно
Слайд 2

10.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Химические реакции обычно протекают с выделением или поглощением теплоты. Реакции, сопровождающиеся выделением теплоты, называются экзотермическими, а реакции, идущие с поглощением теплоты – эндотермическими. В качестве примера экзотермической реакции можно привести процессы горения углерода и водорода 2С + О2 =2СО; С + О2 = СО2; 2Н2 + О2=2Н2О. Примером эндотермической реакции может служить реакция образования ацетилена 2С + Н2 = С2Н2. В зависимости от внешних условий, в которых осуществляются реакции, различают изохорные – протекающие при постоянном объеме и изобарные – при постоянном давлении. Если в процессе таких реакций температура остается постоянной, то они соответственно будут называться изохорно-изотермическими и изобарно-изотермическими.

Если при реакции молекула какого-либо вещества превращается в несколько молекул других веществ, то такие реакции называются мономолекулярными или реакциями первого порядка. К таким реакциям относятся следующие реакции разложения 2СО2=2СО + О2; 2СО=2С + О2; 2Н2О=2Н2 + О2. Общая формула таких реакций
Слайд 3

Если при реакции молекула какого-либо вещества превращается в несколько молекул других веществ, то такие реакции называются мономолекулярными или реакциями первого порядка. К таким реакциям относятся следующие реакции разложения 2СО2=2СО + О2; 2СО=2С + О2; 2Н2О=2Н2 + О2. Общая формула таких реакций записывается в виде А = В + С. Реакцию разложения называют также диссоциацией. Диссоциация вещества или мономолекулярная реакция обычно происходит при высоких температурах. Реакции, в которых две молекулы различных веществ превращаются в одну или несколько молекул других веществ, называются бимолекулярными или реакциями второго порядка. Общие формулы таких реакций имеют вид А + В = С; A + B = C + D.

10.2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ В ПРИМЕНЕНИИ К ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ. Количество теплоты, подведенной к рабочему телу, затрачивается на изменение внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил, т.е. . В данном случае считалось, что в рабочем теле не происходят химические превращения и и
Слайд 4

10.2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ В ПРИМЕНЕНИИ К ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу, затрачивается на изменение внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил, т.е. . В данном случае считалось, что в рабочем теле не происходят химические превращения и изменяются лишь его параметры p, v, T. Протекание химических реакций связано с изменением состояния атомов в молекулах реагирующих веществ. При этом происходит изменение внутренней энергии, которое может проявляться в виде теплоты или работы. При написании уравнения первого закона термодинамики применительно к химическим реакциям следует учесть следующие особенности. Все уравнения, как правило, записываются не для 1 кг, а для 1 моля вещества. В величину работы реакции А наряду с работой расширения или сжатия входит также работа против электрических, световых, магнитных и других сил, проявляющихся в ходе химической реакции. С учетом принятых особенностей уравнение первого закона термодинамики в применении к химическим реакциям будет ,(10.1) где DU – убыль внутренней энергии системы; Q – теплота реакции, А – работа реакции.

В химической термодинамике принято считать уменьшение внутренней энергии и выделившуюся при этом теплоту экзотермической реакции положительными, а увеличение внутренней энергии и поглощение теплоты (эндотермическая реакция) – отрицательными. В соответствии с принятыми допущениями уравнение первого з
Слайд 5

В химической термодинамике принято считать уменьшение внутренней энергии и выделившуюся при этом теплоту экзотермической реакции положительными, а увеличение внутренней энергии и поглощение теплоты (эндотермическая реакция) – отрицательными. В соответствии с принятыми допущениями уравнение первого закона термодинамики примет вид ,(10.2) или .(10.3) Работа реакции равна ,(10.4) где L – работа расширения или сжатия ; Ах – работа против электрических, световых, магнитных и других сил. Отсюда .

10.3. ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ. Если в химической реакции кроме работы расширения или сжатия не совершаются другие виды работ (Ах = 0), то уравнение (10.2) примет вид .(10.5) Уменьшение внутренней энергии U1-U2 называется тепловым эффектом химической реакции, который слагается из теплоты реакции и вн
Слайд 6

10.3. ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ

Если в химической реакции кроме работы расширения или сжатия не совершаются другие виды работ (Ах = 0), то уравнение (10.2) примет вид .(10.5) Уменьшение внутренней энергии U1-U2 называется тепловым эффектом химической реакции, который слагается из теплоты реакции и внешней работы. Тепловой эффект, как и изменение внутренней энергии системы, не зависит от пути реакции и определяется лишь начальным и конечным ее состояниями. Если внешняя работа в реакции не совершается, то тепловой эффект будет равен теплоте реакции Q. Как известно, максимальная работа совершается в обратимых процессах. Такие реакции сопровождаются выделением минимального количества теплоты, и уравнение (10.5) для них будет . В случае необратимых реакций, когда кроме работы расширения (сжатия) не производится никакой другой работы, будем иметь минимальную работу и максимальную теплоту, т.е. .

13.4. ТЕПЛОТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. В химических реакциях изменение состояния системы может характеризоваться не двумя (как в технической термодинамике), а тремя или более параметрами. При этом постоянными могут оставаться два параметра. Например, при постоянных объеме и температуре (V, T) = const буд
Слайд 7

13.4. ТЕПЛОТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

В химических реакциях изменение состояния системы может характеризоваться не двумя (как в технической термодинамике), а тремя или более параметрами. При этом постоянными могут оставаться два параметра. Например, при постоянных объеме и температуре (V, T) = const будем иметь изохорно-изотермическую реакцию, а при постоянных давлении и температуре – изобарно-изотермическую. Для изохорно-изотермических реакции ; ,(13.6) где QVmax – теплота изохорно-изотермической реакции, которая равна изменению внутренней энергии. Для реакции при (р, Т)= const dp = 0 и где Qpmax – теплота реакции при постоянном давлении. Теплота реакции при p=const и при отсутствии всех видов работ, кроме работы расширения (сжатия), называется тепловым эффектом реакции.

Тепловой эффект реакции при p=const будет ,(10.8) где – начальная и конечная энтальпии системы (р1 = р2 = p). Подставляя значение в формулу (10.8), получим .(10.9) С учетом уравнения состояния идеального газа получим .(10.10) где Dn – изменение числа молей газа в реакции; Rm = 8,3143 Дж/(моль∙К) уни
Слайд 8

Тепловой эффект реакции при p=const будет ,(10.8) где – начальная и конечная энтальпии системы (р1 = р2 = p). Подставляя значение в формулу (10.8), получим .(10.9) С учетом уравнения состояния идеального газа получим .(10.10) где Dn – изменение числа молей газа в реакции; Rm = 8,3143 Дж/(моль∙К) универсальная газовая постоянная. Подставляя (10.10) в (10.9), находим .(10.11) Последнее уравнение устанавливает зависимость между изохорно-изотермической и изобарно-изотермической теплотами реакций. Если число молей в реакции остается постоянным (Dn = 0), то .(10.12)

10.5. ЗАКОН ГЕССА. Закон Гесса устанавливает постоянство тепловых сумм, т.е. теплота реакции не зависит от ее пути, а определяется лишь начальным и конечным состоянием реагирующих веществ. Этот закон выполняется лишь для изохорно-изотермических и изобарно-изотермических процессов, так как в этих слу
Слайд 9

10.5. ЗАКОН ГЕССА

Закон Гесса устанавливает постоянство тепловых сумм, т.е. теплота реакции не зависит от ее пути, а определяется лишь начальным и конечным состоянием реагирующих веществ. Этот закон выполняется лишь для изохорно-изотермических и изобарно-изотермических процессов, так как в этих случаях и , где U и I – функции состояния и их изменения поэтому не зависят от пути процесса. Закон Гесса позволяет вычислить теплоты большого числа реакций, если известны теплоты образования исходных веществ. К тому же этот закон позволяет вычислить теплоты таких реакций, для которых они не могут быть измерены непосредственно.

10.6. ЗАКОН КИРХГОФА. Температурная зависимость теплоты реакции определяется уравнением Кирхгофа. Для получения этой зависимости в случае изохорно-изотермической реакции продифференцируем по температуре выражение Qmax, определяемое первым законом термодинамики , где СV1 и СV2 – суммарные изохорные т
Слайд 10

10.6. ЗАКОН КИРХГОФА

Температурная зависимость теплоты реакции определяется уравнением Кирхгофа. Для получения этой зависимости в случае изохорно-изотермической реакции продифференцируем по температуре выражение Qmax, определяемое первым законом термодинамики , где СV1 и СV2 – суммарные изохорные теплоемкости исходных и полученных веществ. Аналогично для изобарно-изотермических процессов получим , где Cp1 и Cp2 – суммарные изобарные теплоемкости исходных и полученных веществ.

В обобщенном виде уравнение Кирхгофа имеет вид .(10.13) Суммарные теплоемкости до и после реакции находятся по формулам ,(10.14) где п1i, с1i – числа молей и теплоемкости исходных веществ; n2i, с2i – числа молей и теплоемкости полученных веществ; т1, т2 – число компонентов исходных и полученных веще
Слайд 11

В обобщенном виде уравнение Кирхгофа имеет вид .(10.13) Суммарные теплоемкости до и после реакции находятся по формулам ,(10.14) где п1i, с1i – числа молей и теплоемкости исходных веществ; n2i, с2i – числа молей и теплоемкости полученных веществ; т1, т2 – число компонентов исходных и полученных веществ. С учетом (10.14) (10.13) примет вид .(10.15) Последнее соотношение является математическим выражением закона Кирхгофа, где производная dQ/dT называется температурным коэффициентом теплоты реакции. Из уравнения (10.15) можно определить теплоту реакции в случае, если будет известна ее зависимость Q = f(T) от температуры.

10.7. ПРИМЕНЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ. Аналитическое выражение второго закона термодинамики для изолированной системы выше записывалось в виде , где знаки равенства и неравенства характеризуют соответственно обратимые и необратимые процессы. Для адиабатической системы
Слайд 12

10.7. ПРИМЕНЕНИЕ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ

Аналитическое выражение второго закона термодинамики для изолированной системы выше записывалось в виде , где знаки равенства и неравенства характеризуют соответственно обратимые и необратимые процессы. Для адиабатической системы dQ = 0, и поэтому неравенство принимает вид . Отсюда следует, что энтропия изолированной системы остается постоянной при протекании в ней обратимых процессов и возрастает в случае необратимых процессов. При протекании в системе неравновесных необратимых процессов после того, как она приходит в состояние равновесия, энтропия системы принимает максимальное значение S = Smax. Отсюда dS = 0 и d2S

10.8. ИЗОХОРНО-ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ И ИЗОБАРНО-ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛЫ. В химической термодинамике считается, что убыль внутренней энергии положительна, а теплота, сообщенная системе, отрицательна. Уравнения первого и второго законов термодинамики с учетом принятых знаков будут иметь вид ; . Объединив э
Слайд 13

10.8. ИЗОХОРНО-ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ И ИЗОБАРНО-ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛЫ

В химической термодинамике считается, что убыль внутренней энергии положительна, а теплота, сообщенная системе, отрицательна. Уравнения первого и второго законов термодинамики с учетом принятых знаков будут иметь вид ; . Объединив эти уравнения, получим .(10.16) Если учитывать только работу изменения объема, то . Тогда соотношение (10.16) примет вид .(10.17) Или в записи через энтальпию .(10.18) Преобразуем уравнение (10.17) следующим образом ; ; ,(10.19) где является некоторой функцией состояния, которая была названа изохорно-изотермическим потенциалом.

Соотношение (10.19) перепишем в виде .(10.20) В изохорно-изотермических процессах . Следовательно, . Тогда (10.20) примет вид . Отсюда следует, что в изолированных системах, находящихся при постоянной температуре и объеме, самопроизвольно могут протекать только те процессы, которые сопровождаются ум
Слайд 14

Соотношение (10.19) перепишем в виде .(10.20) В изохорно-изотермических процессах . Следовательно, . Тогда (10.20) примет вид . Отсюда следует, что в изолированных системах, находящихся при постоянной температуре и объеме, самопроизвольно могут протекать только те процессы, которые сопровождаются уменьшением изохорно-изотермического потенциала F. Причем минимум наблюдается в состоянии равновесия. При этом . Если рассматривать функцию F как функцию независимых параметров T и V, то ее полный дифференциал будет . Сопоставляя это соотношение с (10.20), получим .(10.21) Из этих равенств следует, что изменение F по температуре при постоянном объеме определяется величиной энтропии, а изменение F по объему при постоянной температуре – величиной давления. Таким образом, F является характеристической функцией, так как ее частные производные позволяют определить термодинамические свойства системы.

Из этих равенств следует, что изменение F по температуре при постоянном объеме определяется величиной энтропии, а изменение F по объему при постоянной температуре – величиной давления. Таким образом, F является характеристической функцией, так как ее частные производные позволяют определить термодин
Слайд 15

Из этих равенств следует, что изменение F по температуре при постоянном объеме определяется величиной энтропии, а изменение F по объему при постоянной температуре – величиной давления. Таким образом, F является характеристической функцией, так как ее частные производные позволяют определить термодинамические свойства системы. Подставляя величину энтропии из (10.21) в формулу , получим аналитическое выражение уравнения, связывающего изохорно-изотермический потенциал с внутренней энергией .(10.22) Если к обеим частям уравнения (13.17) прибавить соотношение , то после некоторых преобразований получим .(10.23) Обозначим .(10.24) Отсюда . Величина Z из уравнения (10.24) выше была названа изобарно-изотермическим потенциалом и является некоторой функцией состояния. Из (10.23) следует . Так как в изобарно-изотермических процессах dT=0, dp=0, то .

Отсюда следует, что в изобарно-изотермических процессах в изолированной системе самопроизвольно могут протекать только такие процессы, которые сопровождаются уменьшением Z и в пределе (в состоянии равновесия) достигается некоторое минимальное значение этой величины, т.е. . Как следует из (10.24), фу
Слайд 16

Отсюда следует, что в изобарно-изотермических процессах в изолированной системе самопроизвольно могут протекать только такие процессы, которые сопровождаются уменьшением Z и в пределе (в состоянии равновесия) достигается некоторое минимальное значение этой величины, т.е. . Как следует из (10.24), функция Z является характеристической функцией при независимых параметрах р и Т. Ее полный дифференциал будет . Сравнивая это уравнение с равенством (10.24), получим . Подставляя найденное значение энтропии в формулу , получим уравнение, связывающее изобарно-изотермический потенциал с энтальпией .

Таким образом, в некоторых частных случаях в качестве критерия равновесия системы можно использовать изохорно- и изобарно-изотермический потенциалы. Условием равновесия процессов при (V, Т) = const и (р, Т) = const является минимум этих потенциалов. Функции F и Z характеризуют ту часть внутренней эн
Слайд 17

Таким образом, в некоторых частных случаях в качестве критерия равновесия системы можно использовать изохорно- и изобарно-изотермический потенциалы. Условием равновесия процессов при (V, Т) = const и (р, Т) = const является минимум этих потенциалов. Функции F и Z характеризуют ту часть внутренней энергии или энтальпии, которая может переходить в полезную работу.

Список похожих презентаций

Молекулярная физика и термодинамика

Молекулярная физика и термодинамика

Литература: 1. Кудрявцев Б.Б., Курс физики: Теплота и молекулярная физика. – М.: Учпедгиз, 1960. 210 с. 2. Савельев И.В. Курс общей физики Т. 1, Механика, ...
Молекулярная физика и термодинамика

Молекулярная физика и термодинамика

Содержание:. Структура и содержание МКТ. Основные положения МКТ. Опытные обоснования МКТ. Роль диффузии и броуновского движения в природе и технике. ...
Молекулярная физика и термодинамика

Молекулярная физика и термодинамика

Молекулярно-кинетическая теория. Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании ...
Статистическая физика и термодинамика

Статистическая физика и термодинамика

На первый взгляд кажется, что изучение свойств любого макроскопического тела может быть сведено к решению механической задачи – нужно проследить за ...
Молекулярная физика и термодинамика

Молекулярная физика и термодинамика

Тепловое равновесие. Температура. Молекулярная физика и термодинамика изучают свойства и поведение макроскопических систем, т.е. систем, состоящих ...
Техническая термодинамика

Техническая термодинамика

Введение. «Теплотехника» является общеинженерной дисциплиной, позволяющей сформировать у студентов современное представление о методах получения, ...
Тепловой двигатель и термодинамика

Тепловой двигатель и термодинамика

Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей Запасы внутренней энергии разного вида можно считать ...
Установка для изучения быстро протекающих процессов

Установка для изучения быстро протекающих процессов

Цель работы: создать установку – имитатор быстро протекающих процессов, которые не доступны для изучения в школьных условиях. Актуальность работы: ...
Термодинамический анализ процессов в компрессорах

Термодинамический анализ процессов в компрессорах

Рис. 7.1. Компрессор называется идеальным если: сжатый в цилиндре газ полностью без остатка выталкивается поршнем; отсутствуют потери энергии в клапанах; ...
Термодинамика

Термодинамика

Цель: повторение основных понятий, законов и формул ТЕРМОДИНАМИКИ в соответствии с кодификатором ЕГЭ. Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2010: ...
Термодинамика

Термодинамика

Агрегатные состояния вещества. Твердое Жидкое Газообразное Плазма. Молекулы одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии одни ...
Термодинамика

Термодинамика

1. Что такое внутренняя энергия тела? Ответ: Внутренняя энергия тела U - это физическая величина, равная сумме кинетических энергий беспорядочного ...
Основы термодинамики необратимых процессов

Основы термодинамики необратимых процессов

Основные понятия термодинамики. Термодинамическая система – совокупность тел, способных энергетически взаимодействовать между собой и с другими телами ...
Методы исследований материалов и процессов

Методы исследований материалов и процессов

1. Классификация методов испытания материалов. Классификация по признаку решения различных задач:. - механические и технологические, - химические ...
Зачёт: Термодинамика

Зачёт: Термодинамика

1. Взаимные превращения жидкостей и газов. Парообразование Влажность воздуха. 2. Твёрдые тела. Кристаллические тела Аморфные тела. 3. Основы термодинамики. ...
Графическое представление газовых процессов

Графическое представление газовых процессов

Графики газовых процессов изображают в координатах p,V; p,T; V,T. Перед построением графика следует получить аналитическое выражение функции процесса ...
Графическое представление тепловых процессов

Графическое представление тепловых процессов

Задача №1. Какое количество теплоты потребуется, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700г вскипятить 2кг воды? Начальная температура воды 200С. Алюминиевый ...
Молекулярная физика

Молекулярная физика

Цель: повторение основных понятий, законов и формул МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ в соответствии с кодификатором ЕГЭ. Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ ...
Лампы накаливания физика

Лампы накаливания физика

Актуальность. 2 июля 2009 года Президент России Дмитрий Медведев, выступая на заседании президума Госсовета по вопросам повышения энергоэффективности ...
Сила трения физика

Сила трения физика

Определение. Сила трения - это сила, возникающая в плоскости касания тел при их относительном перемещении. Направление. Сила трения направлена противоположно ...

Конспекты

Термодинамика

Термодинамика

Конспект проведения занятия "Готовимся к ЕНТ" по программе. . "Школа будущего абитуриента". Учитель: Макарова Е.Г. Тема:. "Повторяем раздел ...
Направление процессов в природе. Хаос и порядок.2 закон Термодинамики

Направление процессов в природе. Хаос и порядок.2 закон Термодинамики

План карта. . Урок физики в 10 классе. Тема урока: Направление процессов в природе. Хаос и порядок.2 закон Термодинамики. Тип урока:. формирование ...

Советы как сделать хороший доклад презентации или проекта

  1. Постарайтесь вовлечь аудиторию в рассказ, настройте взаимодействие с аудиторией с помощью наводящих вопросов, игровой части, не бойтесь пошутить и искренне улыбнуться (где это уместно).
  2. Старайтесь объяснять слайд своими словами, добавлять дополнительные интересные факты, не нужно просто читать информацию со слайдов, ее аудитория может прочитать и сама.
  3. Не нужно перегружать слайды Вашего проекта текстовыми блоками, больше иллюстраций и минимум текста позволят лучше донести информацию и привлечь внимание. На слайде должна быть только ключевая информация, остальное лучше рассказать слушателям устно.
  4. Текст должен быть хорошо читаемым, иначе аудитория не сможет увидеть подаваемую информацию, будет сильно отвлекаться от рассказа, пытаясь хоть что-то разобрать, или вовсе утратит весь интерес. Для этого нужно правильно подобрать шрифт, учитывая, где и как будет происходить трансляция презентации, а также правильно подобрать сочетание фона и текста.
  5. Важно провести репетицию Вашего доклада, продумать, как Вы поздороваетесь с аудиторией, что скажете первым, как закончите презентацию. Все приходит с опытом.
  6. Правильно подберите наряд, т.к. одежда докладчика также играет большую роль в восприятии его выступления.
  7. Старайтесь говорить уверенно, плавно и связно.
  8. Старайтесь получить удовольствие от выступления, тогда Вы сможете быть более непринужденным и будете меньше волноваться.