Что такое термохимия? - и ее основные законы, первый закон термодинамики

Что такое термохимия?
Термохимия - это раздел химии, который изучает тепло, участвующее в различных реакциях. Тепло - это форма энергии. Энергия тепла может приводить к химической реакции, выделяться в результате реакции или и то, и другое! Термохимия пытается понять и объяснить преобразования, которым подвергается энергия в реакции.

“Термо” означает относящийся к теплу. А “химия” - это изучение молекул и реакций. Итак, термохимия - это тепло химии.

Химия пищевых продуктов - это одна из отраслей химии, где термохимия является общим предметом изучения. Когда наш организм расщепляет сахара и жиры, он создает энергию. Термохимия может помочь объяснить это. Это также может помочь объяснить, как кубик льда охлаждает теплый стакан воды или как уголь может поставлять энергию для работы наших электросетей.

Первый закон термодинамики также называют законом сохранения энергии. Это означает, что энергия не может быть создана или уничтожена, она просто меняет формы. В более точных терминах первый закон термодинамики гласит, что полное изменение энергии в системе связано с добавлением тепла в систему за вычетом работы, выполняемой системой. Изучение тепла в этой системе было бы термохимическим исследованием.

Уравнение теплоты реакции (иначе энтальпия реакции)
Теплота реакции, также известная как энтальпия реакции, отражает общую тепловую энергию, возникающую в реакции. Это включает тепло, поглощаемое веществом при протекании реакции, эндотермическое, или тепло, выделяемое при протекании реакции, экзотермическое.

Таблица значений энтальпии для некоторых веществ (вверху статьи) линк по ней для открытия в большем формате!

Рассмотрим следующее: NaOH (s) + HCl (g) -> NaCl (s) + H20 (g) ?H =?

?H = продукты ?H – реагенты ?H = (-411.0 + -241.8) – (-426.7 + -92.3) = -682.8 + 519 = -163.8 кДж/моль

Калориметрия
Калориметрия изучает изменения энергии, которые происходят между системой и ее окружением. Система представляет вещество, которое подвергается химической реакции. В то время как окружающая среда на руке представляет все остальное, что взаимодействует с системой. Калориметр, калиброванный инструмент, измеряет эти изменения энергии. Калориметр изолирует реакцию, происходящую внутри, от более широкой среды. Типичный пример домашнего использования включает использование чашки из пенополистирола, где материал уменьшает тепловое взаимодействие между содержимым чашки снаружи.

Калориметрия - один из способов изучения термохимии
* q представляет тепло. q становится отрицательным в экзотермическом процессе, когда тепло покидает систему, поэтому температура окружающей среды должна быть выше температуры системы. q является положительным в эндотермическом процессе. Для этого температура окружающей среды будет снижаться, поскольку система поглощает тепло из окружающей среды.
В понимании изображения выше, тепло, поглощаемое в идеальном совершенном мире, всегда будет эквивалентно выделяемому теплу. По закону сохранения энергии общий теплообмен внутри закрытого калориметра равен 0.

Другими словами, q высвобождается (-q) = q поглощается (q) и -q + q = 0.

Важные уравнения термохимии
Теплоемкость (С)
Теплоемкость любого вещества описывает количество тепла (q), которое оно может поглощать или выделять при изменении температуры.

C = q / ?T

Удельная теплоемкость (с)
Удельная теплоемкость относится к количеству тепла, необходимому для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 градус.

c = q / m?T

Удельная теплоемкость вещества определяет, насколько хорошим теплоотводом будет вещество. Например, вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Несмотря на то, что солнце палит над океаном весь день, температура океанской воды резко не меняется. Если бы вода имела низкую удельную теплоемкость, океан нагревался бы в течение дня за счет энергии солнца, а затем резко остывал за ночь, поскольку эта энергия рассеивалась в воздухе. Это свойство воды является ключом к функционированию жизни на земле.