Термохимия

Термохимия - это изучение энергии и тепла, связанных с химическими реакциями и физическими превращениями (физическими изменениями). Физические превращения - это когда состояние вещества (например, твердого или жидкого) изменяется в другое состояние. Примерами превращений являются плавление (когда твердое тело превращается в жидкость) и кипячение (когда жидкость превращается в газ).

Реакция выдает или забирает энергию. Физическое преобразование также выделяет или поглощает энергию. Термохимия рассматривает эти изменения энергии, особенно на энергетическом обмене системы с окружающей средой. Термохимия полезна для прогнозирования количества реагента и продукта в любой момент времени во время той или иной реакции. Термохимики делают это, используя данные, в том числе определения энтропии. Термохимики определяют, является ли реакция спонтанной или нет, благоприятной или неблагоприятной.

Эндотермические реакции принимают тепло. Экзотермические реакции отдают тепло. Термохимия объединяет понятия термодинамики с идеей энергии в виде химических связей. Она включает в себя расчеты таких величин, как теплоемкость, теплота сгорания, теплота образования, энтальпия, энтропия, свободная энергия, калории.

Первый в мире ледяной калориметр, использовавшийся зимой 1782-83 годов Антуаном Лавуазье и Пьером Симоном Лапласом. Он использовался для поиска тепла, выделяющегося при различных химических изменениях. Эти расчеты основывались на более раннем обнаружении Джозефом Блэком латентного тепла. Эти эксперименты положили начало термохимии.Zoom
Первый в мире ледяной калориметр, использовавшийся зимой 1782-83 годов Антуаном Лавуазье и Пьером Симоном Лапласом. Он использовался для поиска тепла, выделяющегося при различных химических изменениях. Эти расчеты основывались на более раннем обнаружении Джозефом Блэком латентного тепла. Эти эксперименты положили начало термохимии.

История

Термохимия началась с двух идей:

  1. Закон Лавуазье и Лапласа (1780): Изменение энергии для любого преобразования равно и противоположно изменению энергии для обратного процесса.
  2. Закон Хесса (1840): Изменение энергии для любого преобразования одинаково, идет ли оно за один шаг или за много.

Эти открытия были сделаны до появления первого закона термодинамики (1845 г.). Они помогли ученым понять этот закон.

Эдвард Диаз и Хесс исследовали специфическое тепло и латентное тепло. Джозеф Блэк разработал концепцию скрытых изменений энергии.

Густав Кирхгоф показал в 1858 г., что изменение теплоты реакции дается разницей теплоемкости между продуктами и реактивами: ∂ Δ H ∂ T = Δ C p {\displaystyle {{\partial \Delta H}. \over \partial T}=\Delta C_{p}} {\displaystyle {{\partial \Delta H} \over \partial T}=\Delta C_{p}}. Интеграция этого уравнения позволяет оценить теплоту реакции при одной температуре из измерений при другой температуре.

Калориметрия

Измерение тепловых изменений называется калориметрией. Она измеряет тепло химических реакций или физических изменений. Калориметр, устройство для калориметрии, обычно является закрытым в камере.

У калориметрии есть такие ступени: Химики делают изменения внутри камеры. Температура в камере измеряется либо с помощью термометра, либо с помощью термопары. Температура отображается на графике по отношению ко времени. Химики используют график для вычисления фундаментальных величин.

Современные калориметры имеют небольшие компьютеры, которые измеряют температуру и быстро передают вычисленные данные. Одним из примеров является дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК).

Системы

Несколько термодинамических определений очень полезны в термохимии. Система" - это конкретный раздел изучаемой Вселенной. Все, что находится вне системы, считается окружающей средой или окружением. Система может быть:

  • изолированная система - когда она не может обмениваться энергией или материей с окружающей средой, как с калориметром изолированной бомбы;
  • закрытая система - когда она может обмениваться энергией, но не имеет значения с окружающей средой, как в случае с паровым радиатором;
  • открытая система - когда она может обмениваться как материей, так и энергией с окружающей средой, например, горшок с кипящей водой.

Процессы

Система подвергается "процессу" при изменении одного или нескольких ее свойств (характеристик). Процесс связан (подключается) с изменением состояния. Изотермический (при той же температуре) процесс происходит, когда температура системы остается неизменной. Изобарный (то же самое давление) процесс происходит, когда давление системы остается неизменным. Адиабатический (без теплообмена) процесс происходит, когда тепло не перемещается.

Связанные страницы

  • Важные публикации в области термохимии
  • изодемическая реакция
  • Принцип максимальной работы
  • Реакционный калориметр
  • принцип Томсена-Бертело
  • Юлий Томсен
  • Термодинамические базы данных для чистых веществ
  • Калориметрия
  • Тепловая физика

Вопросы и ответы

В: Что такое термохимия?


О: Термохимия - это изучение энергии и тепла, связанных с химическими реакциями и физическими превращениями.

В: Каковы некоторые примеры физических превращений?


О: Примерами физических превращений являются плавление (когда твердое тело становится жидкостью) и кипение (когда жидкость становится жидкостью).

В: Как термохимия помогает предсказать количество реактантов и продуктов?


О: Термохимики используют данные, включая определение энтропии, для прогнозирования количества реагентов и продуктов в любой момент времени в ходе данной реакции.

В: Эндотермические реакции являются благоприятными или неблагоприятными?


О: Эндотермические реакции являются неблагоприятными.

В: Являются ли экзотермические реакции благоприятными или неблагоприятными?


О: Экзотермические реакции являются благоприятными.

В: Какие понятия объединяет термохимия?


О: Термохимия объединяет понятия термодинамики с идеей энергии в форме химических связей.

В: Какие виды расчетов проводят термохимики?


О: Термохимики производят такие расчеты, как теплоемкость, теплота сгорания, теплота образования, энтальпия, энтропия, свободная энергия и калории.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3