первый закон термодинамики
Реакции, проводимые при постоянном объеме
Выше было указано, что работа, выполняемая химической системой, часто приводит к расширению системы. В таких случаях можно воспользоваться выражением (1) для работы и, подставив его в уравнение (2), получить
внутреннюю энергию U. Эта энергия может изменяться на величину ΔU, если система получает или отдает энергию. Передача энергии системе или от системы может происходить в форме теплоты д или в форме работы w. Величины ΔU, q и w связаны между собой уравнением
(2)
Это математическое соотношение называется первым законом термодинамики.
Если q имеет положительное значение, система приобретает энергию.
Если w имеет положительное значение, система тоже приобретает энергию. Это означает, что работа выполняется над системой. Если w имеет отрицательное значение, работа выполняется системой. В последнем случае система теряет энергию.
ΔU имеет положительное значение, если система в целом приобретает энергию, т.е. с одновременным учетом как д, так и w. ΔU имеет отрицательное значение, если система в целом теряет энергию.
Все три величины- ΔU, q и w-измеряются в единицах энергии, т.е. в джоулях.
Первый закон термодинамики, в сущности, представляет собой не что иное, как одну из формулировок закона сохранения энергии. Закон сохранения энергии утверждает, что энергия не создается и не уничтожается, но может превращаться из одной формы в другую. Следовательно, система не может ни создавать, ни уничтожать энергию. Изменения энергии системы { ΔU) могут быть обусловлены только передачей энергии системе или от нее. Такая передача энергии может осуществляться в форме теплоты или работы.
Однако если химическая система состоит только из твердых и жидких реагентов и продуктов, то расширением ΔV системы часто можно пренебречь либо оно в точности равно нулю. Но если расширение системы равно нулю, то и работа, выполняемая такой системой, тоже равна нулю. Математически эти рассуждения можно записать следующим образом. Поскольку ΔK= 0, то PΔV= 0 и тогда из уравнения (1) следует, что w = 0. В этом случае уравнение (2) сводится к виду
где qv~теплота, поглощаемая при постоянном объеме.
Таким образом, если реакция протекает при постоянном объеме, то изменение внутренней энергии Al/ системы оказывается равным теплоте, поглощаемой системой.
Оглавление: