Зависимость теплоты реакции от температуры

В ряде случаев (хотя не всегда) теплота реакции (величина ΔНорц) зависит от температуры.

 
 

1. Наличие этой зависимости и сам ее характер определяется разностью теплоемкостей продуктов и реагентов, то есть (при постоянном давлении) величиной

 

где ni и nj — по-прежнему стехиометрические коэффициенты реакции.

а) Действительно, пусть данная разность — положительная, т.е. образуют­ся более теплоемкие вещества. Тогда при нагревании системы все боль­шая часть теплоты должна как бы оставаться в продуктах реакции.

Сле­довательно, выделение теплоты в реакции уменьшается.

А это значит, что величина ΔН (с учетом знака) возрастает: напри­мер, с –200 кДж/моль до –100 кДж/моль.

б) Аналогично, еслиΔСР < 0,то образуются менее теплоемкие вещества: при на­гревании они поглощают меньше теплоты, чем реагенты, отчего больше теплоты вы­деляется в ходе реакции, а величина ΔНорц уменьшается.

Соответствующие зависимо­сти показаны на рис. 2.1.

2. Теперь установим конкретный характер этой зависимости. Вновь обратимся к простейшей реакции А → В..

а) В расчете на 1 моль реагента или продукта находим, с учетом (2.22, б):

 
 

б) Тем самым получаем уравнения Кирхгофа:

 
 

Второе из них выводится аналогично первому.

в) Как видим, и для изобарного, и для изохорного процесса производная теплоты по температуре равна ΔС (соответственно, ΔСР или ΔСV). Характерно, что совпадают и знаки этих величин.

г) Поэтому, если ΔСР < 0 (т.е. продукты – менее теплоемкие), то теплота реакции при нагревании снижается.

 
 

3. а) Для практических целей уравнение Кирхгофа используют в интегральной форме:

 

где ΔНорц — энтальпия реакции при температуре T0 .

б) В принципе, теплоемкости веществ зависят от температуры, отчего ΔСР — тоже какая-то функция температуры. Это затрудняет точное интегрирование в формуле (2.30, а).

 
 

Но часто ограничиваются приближенным расче­том, где используют средние значения теплоемкостейвеществ на рассматрива­емом интервале температур (причем, средние арифметические значения, что и обуславливает приближенность расчета):

 

в) Итак, зная теплоту реакции при T1, можно оценить теплоту реакции при T2 .

4. Но обычно изменение ΔНорц при нагревании не очень велико.

 
 

а) Так, допустим, что

 

Тогда подстановка в формулу (2.30,б) дает:

 
 

Следовательно, теплота реакции на интервале в 50 К изменяется всего на 1 % (cо 100 кДж/моль до 101).

б) Если теплоемкости реагентов и продуктов еще ближе по величине, то и изменение энтальпии будет еще меньше. Поэтому очень часто считают, что ΔНорц практически не зависит от температуры.

 








Дата добавления: 2016-03-20; просмотров: 958;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.