Page 10 - 130

9

– єдиною роботою, яку виконує система, є робота розширення.
♦Ізотермічний процес. У відповідності з першою умовою прикладом
системи, що розглядається, є ідеальний газ. В цій системі частинки взаємодіють
лише шляхом зіткнення, мають лише кінетичну енергію і на них не діють інші
сили. Тоді внутрішня енергія ідеального газу є лише функцією температури. Ця
залежність внутрішньої енергії була експериментально встановлена Джоулем.
При Т=const, U=0, а рівняння (1.1) має вигляд:
Q Т = W.
А єдиною роботою, яку виконує система, є робота розширення ідеального
газу:
W = – pV. (1.3)
Таким чином теплота ,що підводиться до системи при ізотермічному
процесі, повністю витрачається на роботу її розширення.
♦Ізохорний процес. V=0. Тоді pV=0, а рівняння (1.1) має вигляд:
Q v=U, або dU=Q v . (1.4)
Тобто за таких умов вся теплота, надана системі, витрачається на зміну її
внутрішньої енергії.
♦Ізобарний процес. p=const. Згідно з першим законом термодинаміки:
U = Qp – pV, звідки
Qp=U+pV=U 2–U 1+p(V 2–V 1)=(U 2+pV 2 ) – (U 1+pV 1) . (1.5)
Рівняння (1.5) показує, що величина Qp не залежить від шляху процесу, а
визначається початковим і кінцевим станами системи. Це означає, що існує
функція стану:

H = U+pV або H=U+pV. (1.6)
Ця функція має назву «ентальпія». Тобто ентальпія характеризує
енергію, яку має система при сталому тиску. Фізичний зміст цієї функції
проявляється в тому, що коли деяку кількість тепла затратити на нагрівання
газу, то для збереження тиску (р=соnst), газ буде розширюватись, втрачаючи
при цьому частину теплоти. Отже, зміна ентальпії включає в себе зміну
внутрішньої енергії (U) і ту кількість тепла, яка іде на розширення системи.
Ентальпія має дуже важливе значення в хімії, оскільки передача тепла в
більшості хімічних процесів відбувається при постійному тиску.
В ізохорних процесах теплота рівна зміні внутрішньої енергії, а в
ізобарних – зміні ентальпії. Їх взаємозв’язок визначається із співвідношення
(1.6), яке можна видозмінити. Так як p=nRT, H=U+nRT – де n-зміна молей
газоподібних речовин під час реакції.
Для твердих тіл і рідин: V=0, тому H=U.
Абсолютне значення ентальпії, як і внутрішньої енергії вирахувати
кДж кДж
неможливо, а лише її зміну. Величину зміни H виражають в або .
моль кмоль
Також знак перед значенням зміни ентальпії встановлюється з логічного
міркування. Для екзотермічних процесів, коли тепло виділяється із системи
назовні, ставимо знак “─“ (екзо – назовні). Для ендотермічних процесів зміна
ентальпії позитивна “+” (ендо – всередину).