Энергетика химических процессов

Энергетика химических процессов

преобразование Технологии-это качественный скачок, при котором исчезают одни вещества и появляются другие. Что имеет место в данном случае перестройка электронных структур атомов, ионов и молекул сопровождается выделением или поглощением тепла, света, электричества и так далее – преобразование химической энергии в другие виды энергии.

Энергетические эффекты химических реакций изучает термохимия. Данные о влиянии энергетических используются для определения направленности химических процессов, для расчета энергетических балансов технологических процессов и пр. С их помощью можно рассчитать температуру горения различных веществ и материалов, температуру пожаров и др.

Состояние системы (вещества или совокупности рассматривать веществ) описывают с помощью ряда параметров состояния – t, p, m. Для характеристики состояния системы и происходящих в ней изменений важно знать также изменение таких свойств системы, как внутренняя энергия U, энтальпия H, энтропия S, энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал) G. По изменению этих свойств системы можно судить, в частности, об энергетике процессов.

Химические реакции, как правило, возникают при постоянном объеме V = const, DV = 0 (например, в автоклаве) или при постоянном давлении p = const (например, в открытой колбе), то есть в изохорными или изобарными процессами.

Энергетический эффект химического процесса возникает за счет изменения в системе внутренней энергии U или энтальпии H. Внутренней энергией системы называют энергию всех видов движения и взаимодействия тел или частиц, составляющих систему (кинетическая энергия межмолекулярного взаимодействия, вращательная энергия, колебательное движение атомов и групп в молекуле, энергия взаимодействия электронов между собой и с ядрами).

Предположим, что определенной системы, за счет поглощения теплоты q переходит из состояния 1 в состояние 2. В целом, это тепло расходуется на изменение внутренней энергии системы DU и на совершение работы против внешних сил А: или .

Приведенное уравнение выражает закон сохранения энергии (который называется также первым законом термодинамики), т. е. означает что сумма изменения внутренней энергии и совершенной системой (или над нею) работы равна сообщенной (или посвященная это) теплоте. Так, если теплота сообщается газа в цилиндре, закрытом поршнем, то газ, во-первых, нагревается, т. е. его внутренняя энергия возрастает, а во-вторых, расширяется, т. е. производит работу подъема поршня А.