Page 9 - 130

8

Закрита система може змінювати свою внутрішню енергію шляхом
обміну енергією з довкіллям. Існує два способи такого обміну – теплота – Q і
робота – W. Перший закон термодинаміки узагальнює це положення, а саме :
U = Q + W, (1.1)
де U=(U 2–U 1) – зміна внутрішньої енергії системи.
Рівняння (1.1) є математичним виразом першого постулату
термодинаміки. Таким чином, приріст внутрішньої енергії U>0 в системі
виникає за рахунок підводу до системи теплоти +Q та здійснення роботи над
системою +W. Або, на основі першого закону термодинаміки, теплота повинна
витрачатись на приріст внутрішньої енергії і на роботу проти зовнішніх сил.
При відсутності обміну Q=0, W=0 та U=0, тобто U=const.
Як зазначалося вище для ізольованої системи ця взаємозалежність
одержала експериментальне підтвердження і названа Р.Клаузіусом першим
постулатом (законом) термодинаміки:
Внутрішня енергія ізольованої системи є величиною сталою. Це не
виключає можливості переходу одного виду енергії в інший:
Різні форми енергії переходять одна в одну у строго еквівалентних
кількостях.
Для нескінченно малих величин перший закон термодинаміки має такий
вигляд:
dU=Q+W. (1.2)
Внутрішня енергія є функцією стану і, отже, dU – повний диференціал.
Позначка “ ” означає, що Q i W не є повними диференціалами, тому що Q i
W залежать від шляху процесу. Тут ще раз потрібно зауважити, що із різних
видів роботи особливе значення в термодинаміці одержала робота проти

зовнішнього тиску, так як з точки зору термодинаміки робота, яка здійснюється
системою, завжди зв’язана з дією проти зовнішніх сил.
1.1.3 Теплові ефекти фізико – хімічних процесів
Всі хімічні реакції супроводжуються перетворенням хімічної енергії в
інші форми енергії. Енергетичні ефекти реакцій вивчає розділ хімії, що має
назву термохімії. Рівняння реакцій, в яких, крім формул хімічних сполук
зазначені і теплові ефекти, називають термохімічними рівняннями. У них
обов’язково зазначається агрегатний стан вихідних речовин та продуктів
реакцій: г – газ, р – рідина, т – тверде тіло. В основі термохімії лежать відкриття
Лавуазьє, Гесса. У 1780 р. Лавуазьє і Лаплас встановили, що кількість тепла,
яка поглинається при розкладанні сполуки, дорівнює кількості тепла, яке
виділяється при утворенні цієї сполуки в тих же умовах. У 1840 р. Гесс показав,
що сумарний тепловий ефект хімічної реакції при сталому тиску не залежить
від проміжних стадій реакції (закон Гесса). Таким чином:
Тепловий ефект хімічних реакцій не залежить від шляху їх перебігу, а
визначається тільки початковими і кінцевими станами речовин.
Для обчислення теплових ефектів повинні виконуватись такі умови:
– однакова температура початкових і кінцевих станів;
– сталість тиску або об’єму під час процесу;