Лекция 4-5, связь изменения внутренней энергии реакции и энтальпии

Вопросы лекторуРубрика: Вопросы по лекциямЛекция 4-5, связь изменения внутренней энергии реакции и энтальпии
0 +1 -1
Егор спросил 6 лет назад

Добрый день! Смотрю записи ваших лекций от 2016 года (сам не с химфака), появился вопрос.
Была формула delta (которая треугольничек)Н = delta U + delta(pV). Далее если в реакции участвуют только газы то delta pV =delta n *RT. Сразу сначала возник вопрос как так в формулу куда подставляется внешнее давление на систему попало давление самого Газа (раз используется формула Клапейрона Менделеева). Логичное тому объяснение раз в начале и в конце реакции система имеет какой-то объём, то давление Газа и давление снаружи уравновешивают друг друга, а потому давление внешнее до и после реакции равно внутреннему, поэтому Клапейрон Менделеев тут применим. Вот, но на 5 лекции обсуждался вопрос об определении энтальпии образования фуллерена, вы рассказывали о том как его сжигали при постоянном объеме и далее полученное значение изменения внутр энергии переводили в изменение энтальпии. 
delta H = delta U + delta n *RT — pV, р — давление устароновившееся в системе в конце реакции, V — мольный объём фуллерена.
если расписать по-хорошему для фуллерена delta pV = p2V2 — p1V1. V2=0 ибо фуллерен сгорел, остаётся последнее слагаемое. V1 это действительно Мольный объём, но p1 это ведь давление кислорода на фуллерен в начале реакции. И тут я понял, что что-то упустил.
разрулите ситуацию, поясните, пожалуйста, что в мою голову легло не так! 
Заранее спасибо, очень нравится ваша манера преподавания, реально выручаете, а то у нас на факультете с преподаванием физхимии все не слава богу
 

Этот сайт защищен reCAPTCHA и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания применять.

Срок проверки reCAPTCHA истек. Перезагрузите страницу.

2 ответ
0 +1 -1
Михаил Валерьевич Коробов Админ. ответил 6 лет назад

Егор, добрый день! В общем, все понимаете правильно. Но, давайте по порядку.
ΔН=ΔU+Δ(pV). Система переходит из равновесного состояния 1 в равновесное состояние 2, энтальпия — функция состояния, поэтому ΔН (1—>2) =H(2)-H(1)=U(2)+(pV)(2) -U(1)-(pV)(1). Это определение! Мы говорим «равновесные состояния 1 и 2». Это и значит, что внешнее давление на систему в этих состояниях равно внутреннему  Вы это правильно поняли. 
Теперь о калориметрии, о сжигании фуллерена. Процесс проводился при постоянном объеме, определена теплота QV=ΔU. На этом калориметрия кончилась, начался стандартный пересчет ΔU в ΔН по нашей формуле (см. выше) . Оставьте ваши мысли о том, что «фуллерен сгорел» и т.п.  Итак, ΔН (1—>2) =H(2)-H(1)=U(2)+(pV)(2) -U(1)-(pV)(1). Состояние (1): 1 моль тв. фуллерена С60 под давлением 1 бар + 60 молей идеального газа О2 под давлением 1 бар. Состояние (2): 60 молей идеального газа СО2 под давлением 1 бар. ΔН (1—>2) =ΔU (1—>2) +60(pV, CO2) — 60(pV,O2) — (pV, C60,тв.)=  ΔU (1—>2)  — (pV, C60,тв.).  (pV, C60,тв.) — очень маленькая величина по сравнению с ΔU (1—>2). Мольный объем твердых веществ мал (это 1/плотность). Величиной (pV, C60,тв.) пренебрегают.
Пожалуйста, пишите еще, если нужно.

Егор ответил 6 лет назад

Спасибо за ответ! И всё-таки в лекции было сказано, что вот в этой величине (pV, C60, тв) p это давление установившееся в системе после реакции, это меня и смутило. Теперь стало все намного понятнее 🙂
Но позволю себе ещё небольшой вопрос, который вспыл ещё на выведении закона Кирхгофа и в Вашем объяснении появился снова. Почему, если у нас система состоит, скажем, из 1 моля графита и 1 моля кислорода, то энтальпия системы Н(общ) = Н(Ств) + Н(О2). По определению же H = U + pV, объём и (условно) внутренняя энергия — экстенсивные величины, то есть их складываем. Но что делать с давлением? Я могу как-то объяснить себе частный случай, когда все находится при одном и том же давлении, то есть, например, 1 бар давит на кислород и кислород давит на графит одним баром. Тогда H = U(O2) + U(Cтв) + p(V(O2) + V(Cтв)) = Н(Ств) + Н(О2). А когда давление кислорода на графит и окружающей среды на систему не совпадают что делать? Или мой вопрос ужасно глупый и таких вариантов вообще быть не может? Будет очень неловко… :))

Этот сайт защищен reCAPTCHA и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания применять.

Срок проверки reCAPTCHA истек. Перезагрузите страницу.

0 +1 -1
Михаил Валерьевич Коробов Админ. ответил 6 лет назад

Егор, опять почти все правильно. Главное: энтальпия реакции — это разница энтальпий продуктов и реагентов. Не думайте о том, как реально реагенты превращаются в продукты! Это вопрос следующий, вопрос измерения и расчета энтальпии реакции. А сейчас нужно четко определить начальное и конечное состояния. Традиционный способ — определить давление и температуру системы. Температура, думаю, вас не смущает. Но и с давлением все просто. Допустим, речь идет о реакции сжигания графита до СО2. Состояние 2 — СО2 при температуре Т и давлении 1 бар. Он может сидеть в контейнере с железными стенками или в цилиндре с движущимся поршнем. В случае поршня внешнее давление должно быть равно 1 бар. А если внешнее давление не 1 бар, а, допустим, 2 бара? Тогда газ сожмется до давления 2 бара. Вы хотите, чтобы это было вашим конечным состоянием? Пожалуйста! Но тогда это будет другая энтальпия, соответствующая СО2 под давлением 2 бара! Начальное состояние — это, строго говоря, два ящика. В одном О2 под давлением 1 бар, в другом — графит под давлением 1 бар. Кто давит на графит? Инертный газ, кислород, стальной пресс что угодно, но графит находится под давлением 1 бар.  Если мы так определим начальное состояние, то, да, энтальпии сложатся, как вы пишите.  Два вопроса:
1) Если реагенты находятся в разных ящиках, как же они прореагируют? Ответ: это нас сейчас не волнует!  Мы говорим о разнице энтальпий в двух состояниях и четко определяем эти состояния. Все!
2) А если на графит давит другое давление? 1000 бар, например. Ответ: Значит, мы имеем дело с другим начальным состоянием «реагенты» и энтальпия реакции будет немного другой. 
А как пересчитать теплоту, измеренную на калориметре, в энтальпию? Строго говоря, нужно учесть все поправки, о которых мы с вами говорили сегодня. Но реально уравнение 
ΔH= ΔU+ΔnRT работает правильно. Остальное — мелочи. Как, например,  Δ(pV, C60 тв.), даже при давлении 1000 бар! 

Егор ответил 6 лет назад

Большое спасибо!!! Буду дальше смотреть лекции

Этот сайт защищен reCAPTCHA и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания применять.

Срок проверки reCAPTCHA истек. Перезагрузите страницу.

Ваш ответ

3 + 17 =