Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Первый закон термодинамики. Понятие об энтальпии



2016-01-02 1008 Обсуждений (0)
Первый закон термодинамики. Понятие об энтальпии 0.00 из 5.00 0 оценок




Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения энергии применительно к процессам, в которых выделяется, поглощается или преобразуется тепловая энергия.

Рассмотрим, как изменяется внутренняя энергия ∆U при проведении процесса, в котором система (газ, находящийся при постоянном давлении р=const в цилиндре под поршнем) (рис. 3.1), получает некоторое количество тепловой энергии Qр, в результате чего газ нагревается (Т2>T1, U2>U1) и расширяется (V2>V1).

Если положение поршня не зафиксировано, то поршень будет перемещаться до тех пор, пока внешняя сила F (F=p.s), приложенная к поршню, не уравновесит силу, действующую на поршень со стороны системы. Тогда имеем

F=p.s,

где p – внешнее давление, s – площадь поперечного сечения цилиндра.

Рис. 3.1. К выводу первого закона термодинамики

При этом движении совершается работа против сил внешнего давления, равная

A=F.∆h,

где ∆h – величина перемещения поршня.

Поскольку произведение площади поперечного сечения цилиндра на величину перемещения поршня есть приращение объема системы ∆V, то можно записать

A=F.∆h=р. s. ∆h=p.∆V.  

Тепловая энергия, сообщенная газу, при постоянном давлении Qр идет частично на увеличение внутренней энергии ∆U, а частично на производство работы A (при p=const):

Qp=∆U+A=∆U+p∆V. (3.1)

Данное уравнение представляет собой термохимическую запись. Знак минус перед теплотой (−Qp) в уравнении (3,1) соответствует теплоте, подведенной к системе.

Уравнение (3.1) является аналитическим выражением первого закона термодинамики: количество теплоты, сообщенное системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии и на совершение системой работы.

Учитывая, что ∆U=U2U1, а ∆V=V2V1, уравнение (3.1) запишется в виде:

Qр=U2U1+р(V2V1)=(U2+ рV2)−( U1+ рV1)=Н2Н1=∆Н. (3.2)

Сумма внутренней энергии и произведения давления на объем (H=U+pV) получила название энтальпии(∆Н) или энергосодержания. Энтальпия является функцией состояния.

Свойства энтальпии:

1. Разность энтальпий системы в конечном и начальном состояниях не зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое.

2. Энтальпия системы равна сумме энтальпий частей, составляющих систему, т.е. энтальпия − величина аддитивная.

3. Абсолютное значение энтальпии системы является принципиально неопределяемым.

Поэтому обычно пользуются относительными значениями энтальпий ∆Н, причем за точку отсчета принимают значение энтальпии образования простых веществ при 298 К (25оС), давлении 101,3 кПа (1атм), если они при этих условиях, называемых стандартными, находятся в устойчивом состоянии.

Стандартные энтальпии образования всех простых веществ, устойчивых в стандартном состоянии, равны нулю. Например, ∆Но298,Н2(газ)=0 кДж/моль.

Энтальпия сложного вещества− стандартная энтальпия образования, которая равна количеству теплоты с обратным знаком, выделяющейся или поглощающейся при образовании одного моля вещества из простых веществ, находящихся в устойчивых агрегатных состояниях в стандартных условиях.

Стандартные энтальпии образования определены для большого числа веществ и сведены в таблицы термодинамических величин (см. Прил. Табл. 2), измеряются в кДж/моль.

Для расчета энтальпий в нестандартных условиях (например, р=101,3 кПа, Т 298 К) используют зависимость энтальпии от температуры (рис. 3.2).

В пределах одного фазового состояния (газового, жидкого и т.д.) изменение энтальпии при изменении температуры невелико, но при фазовых переходах изменение энтальпии происходит скачкообразно на величину соответственно теплоты плавления ∆Нпл или парообразования (кипения) ∆Нкип, взятых с обратным знаком.

Уравнение температурной зависимости энтальпии моля вещества в пределах одного фазового состояния:

где Сp – мольная теплоемкость при постоянном давлении, которая равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на один градус.

 

Рис. 3.2. Зависимость энтальпии образования вещества

от температуры

Ср зависит от природы и агрегатного состояния вещества, а также от температуры. Однако в небольшом температурном интервале зависимостью Ср от температуры можно пренебречь и считать, что ∆Н =Ср·∆Т. С помощью этого соотношения можно рассчитать энтальпии веществ для различных температур (в пределах одного агрегатного состояния).



2016-01-02 1008 Обсуждений (0)
Первый закон термодинамики. Понятие об энтальпии 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Первый закон термодинамики. Понятие об энтальпии

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Как построить свою речь (словесное оформление): При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою...



©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1008)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.007 сек.)