Внутренняя энергия и энтальпия

кону сохранения энергии затраченное тепло должно превратиться в другие виды энергии. В данном случае

Q = А + ΔU,

где A – работа, совершаемая против внешних сил (давление, температура, электрическое поле и др.); ΔU – изменение внутренней энергии.

В химии большинство химических реакций происходит в открытых со­судах при постоянном давлении (Р = const). Поэтому основное внимание об­ратим на изобарный процесс и подведенное тепло обозначим Q_Р.

ZZZZZZZZZZZZ

//////

/////

Допустим, что тепло Q_Р = А + ΔU сообщает­ся газу в цилиндре, закрытом поршнем. Газ нагре­вается, т. е. его внутренняя энергия возрастает ΔU = U₂ - U₁, объем газа увеличивается и произ­водит работу подъема поршня из начального со­стояния 1 в конечное – 2 (рис. 5.1).

Газ

Следовательно, совершаемая работа А на­правлена против внешнего давления Р за счет уве­личения объема V: Рис. 5.1. Цилиндр с газом

А = Р(V₂ - V₁) = P ΔV.

Тогда подводимое тепло Q_Р будет расходоваться на изменение объема газа и увеличение внутренней энергии ΔU:

или

Q_Р = P ΔV + ΔU

Q_Р = Р (V₂ - V₁) + (U₂ - U₁). Перегруппируем правую часть уравнения:

Q_Р = (U₂ + РV₂) – (U₁ + РV₁),
конечное исходное

состояние, Н₂ состояние, Н₁

Функция U + РV = Н называется энтальпией (теплосодержанием).

Тогда Q_Р = Н₂ - Н₁ = ΔН, т. е. подведенное тепло в изобарном процессе израсходовалось на изменение энтальпии, или теплосодержания, системы из исходного состояния ΣΔН_{исх. сост} в конечное состояние ΣΔН_{кон. сост}, что в об­щем виде можно записать в виде уравнения

ΔН = ΣΔНкон. сост - ΣΔНисх. сост.

Энтальпия – это свойство вещества, характеризующее теплосодержа­ние системы подобно тому, как свойствами вещества являются объем V, дав­ление Р, температура T и внутренняя энергия U. Измеряется энтальпия в ккал/моль или кДж/моль (1 ккал = 4,1840 кДж).

В Химия. Учеб. пособие

-53-

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ