Chemick termodynamika

  • View
    66

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Chemická termodynamika. Chemická termodynamika. fyzikální disciplína, která se zabývá energetickou bilancí chemických dějů, jejich uskutečnitelností a rovnováhami, které se v soustavě ustavují → chemická energetika změny energie a uskutečnitelnost dějů → rovnováhy. Chemická termodynamika. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Chemick termodynamika

  • Chemick termodynamika

  • Chemick termodynamikafyzikln disciplna, kter se zabv energetickou bilanc chemickch dj, jejich uskutenitelnost a rovnovhami, kter se v soustav ustavuj chemick energetikazmny energie a uskutenitelnost dj rovnovhy

  • Chemick termodynamikapopisuje stav soustavy na zatku a na konci djeneohl se na strukturu stic, ze kterch je soustava sloena, ani mechanismy zmn stavu soustavynevm si asuuruje, zda je dj energeticky uskuteniteln, nek ale, za jak dlouho dj probhne

  • Chemick termodynamikastav soustavy popisuje pomoc mitelnch veliin (p, V, T, c,...)pomoc nich jsou definovny termodynamick stavov veliiny (U, H, S, A, G)pechod soustavy z jednoho stavu do druhho oznaujeme jako termodynamick djdj izotermick (T=0), izobarick (p=0), izochorick (V=0) a adiabatick (Q=0)

  • Chemick termodynamikatermodynamick soustava= vymezen souhrn tles, mezi nimi je umonna vmna tepla a jinch forem energiem pevn nebo mylen hraniceokol= vechna tlesa vn soustavy

  • Chemick termodynamikasoustavyotevensoustava vymuje s okolm ltky i energiiuzavensoustava vymuje s okolm pouze energiiizolovansoustava s okolm nevymuje ani ltky ani energiihomogennje tvoena jedinou fz, vlastnosti se mn spojitheterogennje tvoena vce fzemi, vlastnosti se mn skokem

  • Chemick termodynamikastavov veliinyhodnota tchto veliin nezvis na cest, jakou se systm do vslednho stavu dostalT, p, V, U, S, poet stic,...

    nestavov veliiny Q, W, l

  • Chemick termodynamikaPrvn vta termodynamikyzkon zachovn energieprobh-li v izolovan soustav dj spojen se zmnami energie mezi jeho jednotlivmi stmi, celkov energie soustavy se nemnskld-li se systm ze dvou st, zmna energie v jedn je rovna zmne energie v druh sti s opanm znamnkempokud vylenme z celkov energie kinetickou a potenciln energii, zbyde tzv. vnitn energie systmu U

  • Chemick termodynamikaenergie se mezi systmy vymuje formou prce (W) nebo tepla (Q)vnitn energiezmna vnitn energieU = U2 U1=> U = Q + W=vzrst vnitn energie systmu je pi jakmkoli dji roven soutu tepla a prce, kter systm pijal

  • Chemick termodynamikaprci, kterou systm me pijmout dlme:objemov prceprce spojen se zmnou objemu systmuneobjemov prceelektrick, chemick, ...objemov prceW = - F x = - p S xW = - p V

  • Chemick termodynamikaU = Wneobj. pV + Qneobjemovou prci vtinou zanedbvmeU = Q pV

    izotermick dj teplota soustavy je konstatnU = 0 = W + Q =>W = -Q izochorick dj zahvn pi konst. objemuU = QV

  • Chemick termodynamikaenthalpie Hizobarick dj zahvn pi konst. tlakuU = QP pV = QP (pV) U + (pV) = H = QpU + pV = Hteplo dodan systmu za konstatnho tlakustavov veliina, [H] = Jjej vhoda spov ve zjednoduen popisu stavu soustavyvtina dj probh za konstatnho tlaku (atmosferick tlak) v otevench soustavch

  • Termochemiest chemick termodynamikyzabv se studiem tepelnho zabarven chemickch djtepeln zmny je vhodn popisovat pomoc stavovch veliinizochorick dj: QV = Uizobarick dj: QP = H

  • TermochemieReakn teplo (H, ppadn U)teplo, kter soustava pijme, uskuten-li se reakce v jednotkovm rozsahu a teplota zastnnch ltek se nezmnmus bt doplnno o rovnici konkrtn reakce vetn skupenstv/modifikac vech ltek= termochemick rovniceN2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) H = 92 kJ/molreakce 1 molu N2 se 3 moly H2 spotebuje 92 kJ1/3 N2 (g) + H2 (g) 2/3 NH3 (g) H = 30,66 kJ/mol1/2 N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) H = 46 kJ/mol

  • Termochemiezpravidla se udvaj rean tepla pro standardn podmnky (T=273,15 K, p=1 atm)podle hodnoty reanho tepla rozliujemeexotermick reakcereakce teplo produkuje, H < 0endotermick reakcereakce teplo spotebovv, H >0

  • Termochemie

    exotermick energie ltek kles (H0)

  • TermochemieTermochemick zkonyI. termochemick zkon (Lavoisierv-Laplacev)= reakn tepla reakce pm a reakce zptn jsou stejn a na znamnkoA BHAB B AHBA HBA = - HAB

    CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) H= - 41,2 kJ/mol CO2 (g) + H2 (g) CO (g) + H2O (g) H= 41,2 kJ/mol

  • Termochemieje-li reakce A B exotermick, potom reakce B A je endotermick

    rozdl vnitnch energi mezi reaktanty a produkt je stejn, mn se jen smr zmny energie

  • TermochemieII. termochemick zkon (Hessv)energie zmny reaktant na produkty je vdy stejn bez ohledu na cestu

    HAB = HAC + HCB

  • TermochemiePklad:

    H1 = -393,7 kJ/molH2 = -110,1 kJ/molJak je reakn teplo reakce CO + O2 H3=?

    sprvn odpov je H3 = - 283,6 kJ/mol

  • Termochemienen vhodn zaznamenvat reakn teplo kad reakce, kterch je nesmrn mnohoje jednodu zaznamenat jen ta, podle kterch meme dopotat reakn tepla jinch reakc=> tabeluj se pedevmsluovac teplospalovac (spaln) teplopomoc sluovacch a spalovacch tepel meme poskldat celou adu reakc a urit jejich reakn teplo

  • TermochemieSluovac teploreakn teplo reakce, pi kter z prvk vznikne 1 mol sloueninyreakn teplo vzniku vody:2 H2 + O2 2 H2O H = 2x slu. teplo vodyH2 + O2 H2O H = sluovac teplo vody

  • TermochemieSpalovac teploreakn teplo reakce, pi kter dojde k plnmu splen 1 molu ltky na konen oxidan produkty (=nejstlej oxidy, ppadn vodu)spalovac teplo uhlkuC + O2 COH spaln teplo uhlkuC + O2 CO2 H = spaln teplo uhlkuoxid uhliit je nejstlejm oxidem uhlku

  • TermochemieVpoet reaknho teplaz tabelovanch hodnot spalnch nebo sluovacch tepel zastnnch ltek je mon spotat reakn teploze sluovacch tepel:H0T = || (H0T)slu. - || (H0T)slu.

    ze spalovacch tepel:H0T = || (H0T)spal. - || (H0T)spal.prod.vchprod.vch

  • Chemick termodynamika...pokraovn

  • Chemick termodynamikaPrvn vta termodynamikyU = Q + W=> soustava me konat prci na kor vnitn energie nebo tepla pijatho od okoluvaujme cyklick djsystm se periodicky vrac do stavu o stejn vnitn energii= kon prci pouze na kor tepla pijatho od okol

  • Chemick termodynamika(uvaujme cyklick dj)cyklicky pracujc stroj mus pracovat mezi nejmn 2 tepelnmi lznmiod jedn teplo bere, druh ho dvnedovede veker teplo pemnit na prci

  • Chemick termodynamikapro obecn cyklick dj s n tepelnmi lznmi lze odvodit vztah:

    Qi je teplo vymnn s i-tou lzn, Ti je teplota i-t lzn= pro vratn dj (vrac se do stejnho stavu)< pro nevratn dj (nevrac se do stejnho stavu)

  • Chemick termodynamikaDruh vta termodynamikyteplo neme samovoln pechzet ze soustavy o ni teplot do soustavy s vy teplotoualternativn formulacenelze sestrojit periodicky pracujc stroj, kter by dodval do okol prci na kor tepla odebranho jedin tepeln lzni

  • Chemick termodynamikaleny pedstavuj pi vratnm dji zmnu entropie

    entropie S je stavov veliinahodnota entropiepi vratnch djch zstv nezmnnapi nevratnch dj stoup

  • Chemick termodynamikaentropie je neuspodanost systmusamovoln djedje, kter probhaj bez vnjho zsahujsou provzeny zvenm entropiezvyuj neuspodanostrozpoutn, msen plyn, expanze plynu,..nemohou probhat samovoln opanm smrem=> systm samovoln smuje smrem k vy neuspodanosti

  • Chemick termodynamika

  • Chemick termodynamikaentropie popisuje smr nevratnch djvhodnjmi stavovmi funkcemi pro popis chemickch reakc jsou:Gibbsova energie G (pro izobarick dje)G = H TS GT,p = H TSHelmholtzova energie A (pro izochorick dje)A = U TS

  • Chemick termodynamikaGT,p = H TSpro samovoln dj plat:entropie narst (len TS vzrst)=> Gibbsova energie klesreakce podle zmn G dlme na:reakce exergonick (G0)