Termodynamika a termochemie

13. TERMODYNAMIKA A TERMOCHEMIE

Termodynamika

• zabývá se změnami energie v průběhu chemického děje

• zabývá se vztahy mezi tepelnou energií a jinými formami energie a je důležitá pro popis chemické rovnováhy

Soustava

• část prostoru s hmotnou náplní, která je od okolí oddělena skutečnými nebo myšlenkovými stěnami

1. otevřená – umožňuje výměnu energie i hmoty s okolím

2. uzavřená - uvolňuje pouze energii, ale hmotu ne

3. izolovaná – nepropustná pro hmotu i energii

Stavové veličiny

• slouží k popisu momentálního stavu soustavy

• jsou závislé na počátečním a konečném stavu soustavy, ne na cestě, kterou soustava prošla

1. extenzivní – jsou závislé na velikosti soustavy (např m, V, n)

2. intenzivní - neměnné s velikostí soustavy (p, „ró“,T)

Chemické děje podle podmínek

1. izobarický – probíhá-li reakce za konstantního tlaku

2. izochorický – probíhá-li reakce za konstantního objemu

3. izotermický – probíhá-li reakce za konstantní teploty

4. adiabatický – soustava je tepelně izolovaná

Termodynamický děj

• přechod z jednoho stavu soustavy do druhého

1. vratný (reverzibilní) – malé změny, lze zastavit a vrátit

2. nevratný (ireverzibilní) – probíhají samovolně bez dodání energie

Reakční teplo

• množství tepla, které se v rozsahu 1 molu vymění s okolím

• značí se Qm

• pokud jde o izobarický děj, pak se Qm rovná zvýšení entalpie soustavy Δ H

• teplo dodané soustavě při konstantním tlaku soustavy se spotřebuje na zvýšení její entalpie

• pokud jde o izochorický děj, pak se Qm rovná zvýšení vnitřní energie soustavy Δ U

• teplo dodané soustavě při konstantním objemu soustavy se spotřebuje na zvýšení její vnitřní energie

• entalpie, vnitřní energie – stavové veličiny, nemůže určit jejich hodnotu, ale pouze jejich změnu

• ROVNICE TERMOCHEMICKÉ – chemické rovnice obsahující údaje o reakčním teple a vyznačená skupenství všech reakčních složek

• typy reakcí podle tepelné bilance:

1. REAKCE EXOTERMICKÉ (exotermní) - reakce, při nichž se teplo uvolňuje a je předáno do okolí, Δ H < 0

2H2(g)+ O2  → 2H2O(g)

1. REAKCE ENDOTERMICKÉ (endotermní) – reakce, při nichž se teplo spotřebovává ΔH > 0

2H2O(g) → 2H2(g)+ O2(g)

• H = množství tepla, které soustava při chemické reakci přijímá

Termodynamické zákony

první termodynamický zákon

• zákon zachování energie aplikovatelný v termodynamice

• Energie, o kterou vnitřní energie systému vzroste, nemůže vzniknout z ničeho, ale musí být systému dodána zvenčí (tj. jeho okolím), a to ve formě tepla Q nebo mechanické práce W. Anebo, jinak řečeno, při výměně energie mezi systémem a okolím energie nevzniká ani nezaniká: ΔU−Q−W=0

• Teplo a práce dodané soustavě zvyšují její vnitřní energii ΔU = Q + W

• má veliké užití při popisu dějů v ideálním plynu, ve kterém mohou probíhat různé (v praxi využívané) děje