МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Кафедра фізичної та колоїдної хімії / КУРСОВА РОБОТА на тему: «Термодинамічний аналіз складних хімічних реакцій» Варіант № 19  ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ Провести термодинамічний аналіз рівноважної системи, що утворилася внаслідок перебігу заданих хімічних реакцій в заданому інтервалі температур і тисків між газоподібними речовинами, які вважати ідеальними газами. РЕАКЦІЇ: 1)гексан→бутен-1+етан 2)гексан→цис-бутен-2+етан ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА Теплоємністю називають кількість тепла, яке необхідне для нагрівання тіла на 1К. Теплоємність залежить від розмірів системи, тому вводять поняття молярної теплоємності, тобто теплоємності 1 моля речовини. Розрізняютьістинну та середнютеплоємності. Істинною молярною теплоємністюназиваєтьсявідношеннянескінченномалоїкількостітеплоти, яку необхіднопідвестидо 1 моля , до нескінченно малого приросту температури,який прицьомуспостерігається:
, де С – молярнатеплоємність, Дж/(моль(К). Середньою молярною теплоємністю С в інтервалі температур від Т1 доТ2називається відношення кінцевої кількості теплоти підведеної до 1 моля речовини, до різниці температур Т2-Т1:
. Теплоємність залежить також від умов, за яких відбувається перехід теплоти до системи, тому розрізняють теплоємність при сталому об’єміCvта теплоємність при сталому тиску Cp. Кількість тепла, що передається тілу при постійному об’ємі, дорівнює приросту його внутрішньої енергії Qv=ΔU. Кількість тепла, переданого тілу при постійному тиску, дорівнює приросту ентальпії тіла Qp=ΔH. Звідси отримуємо:
;
. Дослідні значення теплоємності при різних температурах представляють у вигляді інтерполяційних рівнянь: де а, b, c, c`- коефіцієнти. Якщо вказана постійність тиску, то частинну похідну по температурі можна затінити повною похідною і написати ( для nмолів речовини):
Або в інтегральній формі:
. Ентальпія– сума внутрішньої енергії системиU і добутку тиску р системи на її об’єм V:
Тепловим ефектом хімічної реакції називається кількість теплоти, яка виділяється або поглинається при необоротному протіканні реакції, за умови, що єдиною роботою є робота розширення. При цьому температури вихідних речовин і продуктів реакції повинні бути однаковими. При постійному тиску він рівний приросту ентальпії в ході даної реакції:
За законом Гесса тепловий ефект хімічної реакції дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів реакції і сумою теплот утворення вихідних речовин:
.(1) Залежність теплового ефекту від температури виражається рівнянням Кірхгофа:
; Звідсио тримуємо:
, (2) Де
- зміна молярної теплоємності в результаті протікання процесу при p=const:
. (3) Якщо зміна теплоємності (Српід час процесу додатня, то і тепловий ефект з ростом температури стає більш додатнім: при
>0
>0; і навпаки: при
<0
<0; якщо теплоємність не змінюється
=0, то
=0і (Н=const. Проінтегрувавши рівняння Кірхгофа отримуємо формулу для розрахунку зміни теплового ефекту реакції при будь-якій температурі:
(4) Ентропія – це функція стану системи, що дорівнює сумі зведених теплот, які поглинуті системою в рівноважному процесі. Являє собою ту частину енергії, яку не можна ні за яких умов перетворити у роботу. Також є мірою безладдя, присутнього в системі. Ентропія хімічної реакції дорівнює різниці сум ентропій продуктів реакції та вихідних речовин з врахуванням стехіометричних коефіцієнтів:
(5) Залежність зміни ентропії від температури виражається наступним рівнянням:
(6) Після інтегрування отримуємо формулу для розрахунку зміни ентропії реакції при будь-якій температурі:
(7) Енергія Гіббса – це термодинамічна функція, зменшення якої при сталих значеннях тиску та температури для оборотнього процесу дорівнює максимальній корисній роботі.
(8) Залежність зміни енергії Гіббс...