Слайд 1
Лекция №1
Лектор Задорожная Анна Николаевна
Энергетика химических реакций и физико-химических процессов.
Первое начало термодинамики. Закон Гесса.
Слайд 2Термодинамика - раздел химии, изучающий свойства макроскопическх систем, находящихся в
состоянии термодинамического равновесия и процессы перехода между этими состояниями.
ЗАДАЧИ:
1. Расчет
теплового эффекта реакции.
2. Прогнозирование направления реакции.
3. Расчет максимального выхода продукта.
Слайд 3Достоинства термодинамики:
Экономит средства и время.
Не требует сведений о стадиях процесса.
Недостатки
термодинамики:
Отсутствуют сведения о скорости хим. реакции.
Проводить реакцию можно только в
равновесных условиях.
Слайд 4Система – тело или группа тел, отделенных от окружающей среды
реальной или воображаемой поверхностью раздела
Классификация систем по однородности
гомогенные гетерогенные
(однородная система (разнородная система
в которой нет частей из двух или более частей,
различающихся по отличающихся по
свойствам и разделённых свойствам, между которыми
поверхностями раздела, есть поверхность раздела
например: вода, воздух) например: молоко, кровь)
Слайд 5Классификация по характеру взаимодействия с окружающей средой
ΔE ≠ 0, Δm
≠ 0
ΔE ≠ 0, Δm = 0
ΔE = 0, Δm
≠ 0
Слайд 6Стационарное состояние системы
… это постоянство свойств во времени, которое поддерживается
за счёт непрерывного обмена веществом, энергией между системой и окружающей
средой.
Гидродинамическая модель
1
2
Слайд 7Термодинамические функции состояния
Н − энтальпия − тепловой эффект
образования 1 моль вещества из простых веществ при р=const.
Е(U) −
внутренняя энергия − полный запас энергии тела или системы без учёта её Ек и Еп.
S − энтропия.
G − изобарно-изотермический потенциал / свободная энергия Гиббса.
Слайд 8Первый закон термодинамики – всеобщий закон природы, закон сохранения и
превращения энергии
Его формулировки:
Энергия не исчезает и не возникает из
ничего, а только превращается из одного вида в другой строго эквивалентных соотношениях.
Полная энергия изолированной системы – величина постоянная.
Слайд 9Первый закон термодинамики
Q = ΔU + A, где А –
работа
A = pΔV, тогда
Q = ΔU + pΔV =
(Uкон
– Uнач) + (pVкон – pVнач) =
(Uкон + pVкон) + (Uнач– pVнач).
Слайд 10Экзотермические процессы
ΔН = (Нкон – Ннач) < 0
ΔН < 0
Эндотермические
процессы
ΔН = (Нкон – Ннач) >0
ΔН > 0
Слайд 11Способы определения энтальпии
1. Калориметрия
Слайд 12Способы определения энтальпии
2. Закон Гесса − изменение энтальпии в химической
реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и
продуктов и не зависит от путей перехода из одного состояния в другое.
ΔΗ°1 = ΔΗ°2 + ΔΗ°3 + ΔΗ°4 + ΔΗ°5 = ΔΗ°6 + ΔΗ°7
Состояние I
Состояние II
Слайд 13Способы определения энтальпии
Следствия из закона Гесса
1-ое следствие
2-ое следствие
Т=298К,
р=101,3 кПа, n=1моль
Слайд 14Задача
Многие микроорганизмы, включая дрожжи, получают необходимую энергию в результате сбраживания
глюкозы в этанол:
С6Н12О6 ? 2С2Н5ОН + 2СО2
ΔН°обр
-1260,0 -277,63 -393,51
кДж/моль
Слайд 15Правило нахождения ΔН
Энтальпия простых веществ и элементов в стандартных условиях
принимается равным 0.
Значения энтальпии прямой реакции численно равно энтальпии обратной
реакций, но с противоположным знаком – закон Лавуазье – Лапласа.
? +53 кДж/моль
? - 53 кДж/моль
Слайд 16Калорийность питательных веществ…
… называется энергия, выделяемая при полном окислении (сгорании)
1грамма питательных веществ.
1кал = 4,16кДж
Жиры, углеводы и белки окисляются в
организме:
С ? CO2, H ? H2O, белки ? мочевина
Слайд 17Задача
Вычислите калорийность пищевого продукта массой 350г, содержащего 50% воды, 30%
белка, 15% жиров, 5% углеводов.
Q=Qб+Qж+Qуг
Qбелка=17кДж/г
Qуглеводов=17кДж/г
Qжира=39кДж/г
Qбелка=350⋅0,3⋅17=1785кДж
Qжира=350⋅0,17⋅39=2047,5кДж
Qуглеводов=350⋅0,05⋅17=297,5кДж
Q=1785+2047,5+297,5=4130кДж