Термохимия: Химикалық реакциялар мен фазалық өзгерістердегі жылу энергиясын зерттеу. Реакциялардың спонтандығын болжауға көмектеседі. Жылу алмасу, энергия мөлшері.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық реакциялар және/немесе физикалық түрлендірулерге байланысты жылу энергиясын зерттеу.
Study of the heat energy associated with chemical reactions and/or physical transformations
Термохимия – химиялық реакциялармен және/немесе балқу, қайнау сияқты фазалық өзгерістермен байланысты жылу энергиясын зерттейтін ғылым. Реакция энергияны бөліп шығаруы немесе сіңіруі мүмкін, фазалық өзгеріс те солай болуы мүмкін. Термохимия жүйе мен оның қоршаған ортасы арасындағы энергия алмасуын, оның ішінде жылу түріндегі алмасуды зерттейді. Термохимия белгілі бір реакция барысында реагенттер мен өнімдердің мөлшерін болжауға көмектеседі. Энтропияны анықтаумен қатар, реакцияның спонтанды немесе спонтанды емес, тиімді немесе тиімсіз екенін болжау үшін де қолданылады. Эндотермиялық реакциялар жылуды сіңіреді, ал экзотермиялық реакциялар жылуды бөліп шығарады. Термохимия термодинамиканың ұғымдарын химиялық байланыстар түріндегі энергия ұғымымен үйлестіреді. Бұл пәнге әдетте жылу сыйымдылығы, жану жылуы, түзілу жылуы, энтальпия, энтропия және бос энергия сияқты шамаларды есептеу кіреді. Термохимия – химиялық термодинамиканың кең саласының бір бөлігі болып табылады, ол жүйе мен қоршаған орта арасындағы барлық түрдегі энергия алмасумен, оның ішінде жылу ғана емес, сонымен қатар түрлі жұмыс түрлері мен зат алмасумен айналысады. Энергияның барлық түрлері ескерілгенде, экзотермиялық және эндотермиялық реакциялар ұғымдары эксергоникалық және эндергоникалық реакцияларға жалпыланады.
Thermochemistry is the study of the heat energy which is associated with chemical reactions and/or phase changes such as melting and boiling. A reaction may release or absorb energy, and a phase change may do the same. Thermochemistry focuses on the energy exchange between a system and its surroundings in the form of heat. Thermochemistry is useful in predicting reactant and product quantities throughout the course of a given reaction. In combination with entropy determinations, it is also used to predict whether a reaction is spontaneous or non spontaneous, favorable or unfavorable. Endothermic reactions absorb heat, while exothermic reactions release heat. Thermochemistry coalesces the concepts of thermodynamics with the concept of energy in the form of chemical bonds. The subject commonly includes calculations of such quantities as heat capacity, heat of combustion, heat of formation, enthalpy, entropy, and free energy. Thermochemistry is one part of the broader field of chemical thermodynamics, which deals with the exchange of all forms of energy between system and surroundings, including not only heat but also various forms of work, as well the exchange of matter. When all forms of energy are considered, the concepts of exothermic and endothermic reactions are generalized to exergonic reactions and endergonic reactions.
Тарих
Термохимия екі жалпылауға негізделген. Қазіргі заманғы түсіндірмемен олар былай айтылады:
Thermochemistry rests on two generalizations. Stated in modern terms, they are as follows:
Лавуазье және Лапластың заңы (1780): Кез келген түрленуге сүйіспеншілік энергияның өзгеруі, кері түрленуге сүйіспеншілік энергияның өзгеруіне тең және қарама-қарсы болады. Гесс заңы – тұрақты жылудың жиналуы туралы заң (1840): Кез келген түрленуге сүйіспеншілік энергияның өзгеруі, процесс бір немесе көп қадамдарда жүрсе де бірдей болады. Бұл тұжырымдар термодинамиканың бірінші заңынан (1845) бұрын пайда болды және оның қалыптасуына көмектесті. Термохимия фазалық өтулердің жасырын жылуын өлшеуді де қамтиды. Джозеф Блэк 1761 жылы жасырын жылу тұжырымын енгізген, ол мұзды балқу температурасында қыздырғанда температура көтерілмейтіні, керісінше, мұздың бір бөлігі еруіне себеп болатынын байқаған. Густав Кирхофф 1858 жылы реакцияның жылуының өзгеруі өнімдер мен реагенттер арасындағы жылу сыйымдылығының айырмасымен анықталады екенін көрсетті: dΔH / dT = ΔCp. Бұл теңдеуді интегралдау реакцияның жылуын бір температурада, басқа температурадағы өлшемдер арқылы анықтауға мүмкіндік береді.
Lavoisier and Laplace's law (1780): The energy change accompanying any transformation is equal and opposite to energy change accompanying the reverse process. Hess' law of constant heat summation (1840): The energy change accompanying any transformation is the same whether the process occurs in one step or many. These statements preceded the first law of thermodynamics (1845) and helped in its formulation. Thermochemistry also involves the measurement of the latent heat of phase transitions. Joseph Black had already introduced the concept of latent heat in 1761, based on the observation that heating ice at its melting point did not raise the temperature but instead caused some ice to melt. Gustav Kirchhoff showed in 1858 that the variation of the heat of reaction is given by the difference in heat capacity between products and reactants: dΔH / dT = ΔCp. Integration of this equation permits the evaluation of the heat of reaction at one temperature from measurements at another temperature.
Калориметрия
Жылу өзгерістерін өлшеу калориметрия арқылы жүзеге асырылады, әдетте, зерттелетін өзгерістер болатын жабық камера ішінде. Камераның температурасы термометр немесе терможұп арқылы бақыланады, және температура уақытқа қатысты график түрінде көрсетіледі, одан негізгі шамаларды есептеуге болады. Қазіргі заманғы калориметрлер көбінесе ақпаратты жылдам оқуға арналған автоматты құрылғылармен жабдықталған, мысалы, дифференциалдық сканерлеу калориметрі.
The measurement of heat changes is performed using calorimetry, usually an enclosed chamber within which the change to be examined occurs. The temperature of the chamber is monitored either using a thermometer or thermocouple, and the temperature plotted against time to give a graph from which fundamental quantities can be calculated. Modern calorimeters are frequently supplied with automatic devices to provide a quick read out of information, one example being the differential scanning calorimeter.
Процестер
Жүйе бір немесе бірнеше қасиеттері өзгерген кезде процеске түседі. Процесс күйдің өзгеруімен байланысты. Изотермиялық (бірдей температуралы) процесс жүйенің температурасы тұрақты қалғанда жүзеге асады. Изобарикалық (бірдей қысымды) процесс жүйенің қысымы тұрақты қалғанда жүзеге асады. Егер жылу алмасу болмаса, процесс адиабатикалық болады.
A system undergoes a process when one or more of its properties changes. A process relates to the change of state. An isothermal (same temperature) process occurs when temperature of the system remains constant. An isobaric (same pressure) process occurs when the pressure of the system remains constant. A process is adiabatic when no heat exchange occurs.