भौतिक रसायन। लेक्चर नोट्स
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गैस एक पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति है जिसमें अणु बेतरतीब ढंग से चलते हैं, एक दूसरे से बड़ी दूरी पर स्थित होते हैं। ठोस पदार्थों में, कणों के बीच की दूरी कम होती है, आकर्षण का बल प्रतिकर्षण के बल से मेल खाता है। तरल ठोस और गैसीय के बीच एकत्रीकरण मध्यवर्ती की स्थिति है। एक तरल में, कण एक दूसरे के करीब होते हैं और एक दूसरे के सापेक्ष गति कर सकते हैं; गैस की तरह द्रव का कोई निश्चित आकार नहीं होता है। प्लाज्मा एक अत्यधिक दुर्लभ गैस है जिसमें बेतरतीब ढंग से गतिमान विद्युत आवेशित कण इलेक्ट्रॉन और परमाणुओं या आयनों के धनात्मक रूप से आवेशित नाभिक होते हैं।)
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एक ही पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ रासायनिक गुणों और संरचना में भिन्न नहीं होती हैं, और उनके भौतिक गुण समान नहीं होते हैं। एक उदाहरण H2O (पानी) है। भौतिक गुणों में अंतर इस तथ्य के कारण होता है कि गैसीय, तरल और ठोस पदार्थों में कण एक दूसरे से असमान दूरी पर स्थित होते हैं, जिसके कारण उनके बीच कार्य करने वाले आकर्षण बल असमान डिग्री तक प्रकट होते हैं।
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एमकेटी के मूल प्रावधान सभी पदार्थ - तरल, ठोस और गैसीय - सबसे छोटे कणों - अणुओं से बनते हैं, जो स्वयं परमाणुओं ("प्रारंभिक अणु") से मिलकर बनते हैं। एक रासायनिक पदार्थ के अणु सरल या जटिल हो सकते हैं और इसमें एक या अधिक परमाणु होते हैं। अणु और परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ कण हैं। कुछ शर्तों के तहत, अणु और परमाणु एक अतिरिक्त विद्युत आवेश प्राप्त कर सकते हैं और सकारात्मक या नकारात्मक आयनों में बदल सकते हैं। परमाणु और अणु निरंतर अराजक गति में हैं। कण एक दूसरे के साथ उन बलों द्वारा परस्पर क्रिया करते हैं जो विद्युत प्रकृति के होते हैं। कणों के बीच गुरुत्वाकर्षण संपर्क नगण्य है।
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1. समग्र अवस्थाओं का सिद्धांत 1.1 परिचय चरण संक्रमण - एक पदार्थ का एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण - संघनित T-L पिघलने L-T जमना (ठंड) चरण संक्रमण अवशोषण या ऊष्मा के विमोचन के साथ होते हैं
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1. कुल राज्यों का सिद्धांत 1.2। पदार्थ की गैसीय अवस्था गैस पदार्थ के एकत्रीकरण की वह अवस्था है जिसमें इसके घटक कण (परमाणु, अणु, आयन) बंधे नहीं होते हैं या अंतःक्रियात्मक बलों द्वारा बहुत कमजोर रूप से बंधे होते हैं, उन्हें प्रदान की गई पूरी मात्रा को भरते हुए स्वतंत्र रूप से चलते हैं। गैसों की मुख्य विशेषताएं: उनका घनत्व कम होता है, क्योंकि कण बहुत दूर हैं और न तो उनका अपना आकार है और न ही उनका अपना आयतन; वे जिस पात्र में स्थित होते हैं, उसे पूरी तरह से भर देते हैं, और उसका रूप ले लेते हैं और आसानी से संकुचित हो जाते हैं।
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अवस्था का आदर्श गैस समीकरण एक आदर्श गैस एक सैद्धांतिक गैस मॉडल है जिसमें गैस के कणों के आकार और अन्योन्यक्रिया की उपेक्षा की जाती है और केवल उनके प्रत्यास्थ संघट्टों को ध्यान में रखा जाता है।आदर्श गैस वह गैस है जिसमें अणुओं के बीच कोई आकर्षण बल नहीं होता है। .
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गैस के कण (परमाणु, अणु, आयन) को भौतिक बिंदुओं के रूप में लिया जाता है (अर्थात, उनकी कोई मात्रा नहीं होती है) कणों (इंटरमॉलिक्युलर बलों) के बीच पारस्परिक आकर्षण की कोई शक्ति नहीं होती है, अणुओं के बीच की बातचीत बिल्कुल लोचदार प्रभावों (यानी प्रभाव) तक कम हो जाती है जिसमें गतिज ऊर्जा पूरी तरह से एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित हो जाती है) गैस कणों (परमाणु, अणु, आयन) में एक आयतन होता है गैस के कण अंतःक्रियात्मक बलों द्वारा आपस में जुड़े होते हैं जो कणों के बीच बढ़ती दूरी के साथ घटते हैं अणुओं के बीच टकराव बिल्कुल लोचदार नहीं होते आदर्श गैस वास्तविक गैस 1. कुल राज्यों का सिद्धांत 1.2। पदार्थ की गैसीय अवस्था एक वास्तविक गैस तीव्र विरलीकरण और साधारण तापमान पर एक आदर्श गैस के समान होती है
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एक आदर्श गैस की स्थिति का समीकरण (मेंडेलीव-क्लैप्रोन समीकरण) एक संबंध है जो दबाव, आयतन और तापमान के मूल्यों से संबंधित है: जहाँ n गैस के मोल्स की संख्या है, R = 8.31431 J / mol। K) - गैस निरंतर इस कानून का पालन करने वाली गैस को आदर्श कहा जाता है। गैस कानून
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गैस के नियम स्थिर तापमान और द्रव्यमान पर, गैस का आयतन उसके दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है स्थिर दबाव पर गैस के दिए गए द्रव्यमान का आयतन पूर्ण तापमान के सीधे आनुपातिक होता है स्थिर आयतन पर गैस के दिए गए द्रव्यमान का दबाव सीधे होता है परम तापमान के समानुपाती बोल्ट्जमैन स्थिरांक: k=R/NA=1.38 10-23 J/K
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आदर्श गैसों में समान दाढ़ मात्रा होती है। एन पर। वाई = 22.4140 dm3 (l) अन्य तापमानों और दबावों पर, यह मान भिन्न होगा! गैस कानून
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ये आदर्श गैसों के नियमों का पालन नहीं करते हैं। विचलन के मुख्य कारण गैस के अणुओं का पारस्परिक आकर्षण और उनकी स्वयं की मात्रा की उपस्थिति है। दाढ़ की मात्रा विचलन की विशेषता के रूप में काम कर सकती है। वास्तविक गैसें
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वास्तविक गैसें वास्तविक गैसें मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण का पालन नहीं करती हैं। n मोल्स के लिए एक मोल के लिए एक वास्तविक गैस (वैन डेर वाल्स समीकरण) की स्थिति का समीकरण - इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन को ध्यान में रखता है; बी - अणुओं की आंतरिक मात्रा को ध्यान में रखता है। विभिन्न गैसों के गुणांक a और b भिन्न होते हैं, इसलिए वैन डेर वाल्स समीकरण सार्वभौमिक नहीं है। कम दबाव और उच्च तापमान पर, वैन डेर वाल्स समीकरण एक आदर्श गैस के लिए अवस्था का समीकरण बन जाता है।
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एक तरल की मुख्य संपत्ति, जो इसे एकत्रीकरण के अन्य राज्यों से अलग करती है, व्यावहारिक रूप से मात्रा को बनाए रखते हुए, मनमाने ढंग से छोटे, स्पर्शरेखा यांत्रिक तनाव की कार्रवाई के तहत अनिश्चित काल तक अपना आकार बदलने की क्षमता है। तरल अवस्था को आमतौर पर ठोस और गैस के बीच मध्यवर्ती माना जाता है: गैस न तो आयतन और न ही आकार बनाए रखती है, जबकि ठोस दोनों को बनाए रखता है। पदार्थ की तरल अवस्था
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अणुओं की कंपन-अनुवाद संबंधी गति, आंतरिक दबाव के कारण असंपीड्यता, संघ (ध्रुवीय अणुओं के मामले में), लंबी दूरी के आदेश की अनुपस्थिति में शॉर्ट-रेंज ऑर्डर की उपस्थिति, सतह तनाव, चिपचिपाहट। तरल पदार्थ के गुण:
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डी। एक्स। एन। , प्रोफेसर, भौतिक रसायन विज्ञान विभाग के प्रमुख, रूसी रासायनिक तकनीकी विश्वविद्यालय के नाम पर। डी। आई। मेंडेलीवा कोन्यूखोव वालेरी यूरीविच [ईमेल संरक्षित]आरयू vkontakte। एन
साहित्य विष्णकोव ए.वी., किज़िम एन.एफ. भौतिक रसायन। मास्को: रसायन विज्ञान, 2012 भौतिक रसायन // एड। के.एस. क्रास्नोवा। एम।: हायर स्कूल, 2001 स्ट्रोमबर्ग ए.जी., सेमचेंको डी.पी. भौतिक रसायन। एम।: हायर स्कूल, 1999। भौतिक रसायन विज्ञान के मूल तत्व। सिद्धांत और कार्य: प्रोक। विश्वविद्यालयों के लिए भत्ता / वी. वी. एरेमिन एट अल. एम.: 2005.
साहित्य एटकिन्स पी। भौतिक रसायन। म. : मीर. 1980. करापत्यंत्स एम.के. केमिकल थर्मोडायनामिक्स। मास्को: रसायन विज्ञान, 1975।
लोमोनोसोव मिखाइल वासिलिविच (1711-65), विश्व महत्व के पहले रूसी प्राकृतिक वैज्ञानिक, एक कवि जिन्होंने आधुनिक रूसी साहित्यिक भाषा, एक कलाकार, एक इतिहासकार, राष्ट्रीय शिक्षा, विज्ञान और अर्थशास्त्र के विकास के एक वकील की नींव रखी। 8 नवंबर (19) को एक पोमोर परिवार में डेनिसोवका (अब लोमोनोसोवो गांव) गांव में पैदा हुए। 19 वर्ष की आयु में उन्होंने अध्ययन करना छोड़ दिया (1731 से मॉस्को में स्लाव-ग्रीक-लैटिन अकादमी में, 1735 से सेंट पीटर्सबर्ग में अकादमिक विश्वविद्यालय में, 1736-41 में जर्मनी में)। 1742 से सहायक, 1745 से सेंट पीटर्सबर्ग एकेडमी ऑफ साइंसेज के शिक्षाविद।
1748 में उन्होंने विज्ञान अकादमी में रूस में पहली रासायनिक प्रयोगशाला की स्थापना की। लोमोनोसोव की पहल पर, मास्को विश्वविद्यालय की स्थापना (1755) हुई थी। उन्होंने पदार्थ की संरचना के बारे में परमाणु और आणविक विचार विकसित किए। कैलोरी के सिद्धांत के प्रभुत्व के दौरान, उन्होंने तर्क दिया कि ऊष्मा कणिकाओं की गति के कारण होती है। उन्होंने पदार्थ और गति के संरक्षण के सिद्धांत को प्रतिपादित किया। रासायनिक एजेंटों की संख्या से बहिष्कृत फ्लॉजिस्टन। भौतिक रसायन विज्ञान की नींव रखी।
वायुमंडलीय बिजली और गुरुत्वाकर्षण की जांच की। रंग के सिद्धांत को प्रस्तावित किया। कई ऑप्टिकल उपकरणों का निर्माण किया। शुक्र पर वातावरण की खोज की। पृथ्वी की संरचना का वर्णन किया, अनेक खनिजों और खनिजों की उत्पत्ति की व्याख्या की। धातु विज्ञान के लिए एक गाइड प्रकाशित किया। उन्होंने उत्तरी समुद्री मार्ग की खोज, साइबेरिया के विकास के महत्व पर बल दिया। उन्होंने मोज़ाइक की कला और स्माल्ट के उत्पादन को पुनर्जीवित किया, अपने छात्रों के साथ मोज़ेक पेंटिंग बनाई। कला अकादमी के सदस्य (1763)। उन्हें 18वीं शताब्दी के क़ब्रिस्तान के सेंट पीटर्सबर्ग में दफनाया गया था।
लोमोनोसोव की परिभाषा: "भौतिक रसायन विज्ञान एक विज्ञान है जो भौतिकी के प्रावधानों और प्रयोगों के आधार पर अध्ययन करता है कि रासायनिक क्रियाओं के दौरान जटिल निकायों में क्या होता है .... भौतिक रसायन विज्ञान को रासायनिक दर्शन कहा जा सकता है।
पश्चिमी यूरोप में, 1888 को भौतिक रसायन विज्ञान के निर्माण का वर्ष मानने की प्रथा है, जब डब्ल्यू। ओस्टवाल्ड ने व्यावहारिक अभ्यास के साथ इस पाठ्यक्रम को पढ़ना शुरू किया, और पत्रिका Zeitschtift fur physikalische Chemie प्रकाशित करना शुरू किया। उसी वर्ष, डब्ल्यू ओस्टवाल्ड के नेतृत्व में लीपज़िग विश्वविद्यालय में भौतिक रसायन विज्ञान विभाग का आयोजन किया गया था।
रूसी साम्राज्य में लंबे समय तक जन्मे और रहे, 35 साल की उम्र में उन्होंने रूसी नागरिकता को जर्मन में बदल दिया। लीपज़िग में, उन्होंने अपना अधिकांश जीवन बिताया, जहाँ उन्हें "रूसी प्रोफेसर" कहा जाता था। 25 साल की उम्र में उन्होंने "वॉल्यूम-केमिकल एंड ऑप्टोकेमिकल रिसर्च" विषय पर अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध का बचाव किया।
1887 में, उन्होंने लीपज़िग जाने का प्रस्ताव स्वीकार किया, जहाँ उन्होंने विश्वविद्यालय में भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान की स्थापना की, जिसे उन्होंने 1905 तक निर्देशित किया। 1888 में, उन्होंने लीपज़िग विश्वविद्यालय में भौतिक और अकार्बनिक रसायन विज्ञान के बहुत प्रतिष्ठित विभाग पर कब्जा कर लिया। . उन्होंने 12 साल तक इस पद पर काम किया।
डब्ल्यू ओस्टवाल्ड के "लीपज़िग स्कूल" से आए: नोबेल पुरस्कार विजेता एस अर्हेनियस, जे। वैंट हॉफ, डब्ल्यू। नर्नस्ट, प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी जी। टैमन और एफ। लुईस। इन वर्षों में, ओस्टवाल्ड में प्रशिक्षित रूसी रसायनज्ञ: I. A. Kablukov, V. A. Kistyakovsky, L. V. Pisarzhevsky, A. V. Rakovsky, N. A. Shilov और अन्य।
ओस्टवाल्ड की अनूठी विशेषताओं में से एक परमाणु-आण्विक सिद्धांत की उनकी कई वर्षों की सक्रिय अस्वीकृति थी (हालांकि उन्होंने "तिल" शब्द का प्रस्ताव रखा था)। "रसायनज्ञ कोई परमाणु नहीं देखता। "वह केवल सरल और समझने योग्य कानूनों की खोज करता है जो अभिकर्मकों के द्रव्यमान और आयतन अनुपात को नियंत्रित करते हैं।"
डब्ल्यू. ओस्टवाल्ड ने रसायन शास्त्र की एक विशाल पाठ्यपुस्तक लिखने का प्रयास किया जिसमें "परमाणु" शब्द का कभी उल्लेख नहीं किया गया है। 19 अप्रैल, 1904 को लंदन में केमिकल सोसाइटी के सदस्यों को एक बड़ी रिपोर्ट के साथ बोलते हुए, ओस्टवाल्ड ने यह साबित करने की कोशिश की कि परमाणुओं का अस्तित्व नहीं है, और "जिसे हम द्रव्य कहते हैं, वह केवल एक स्थान पर एकत्रित ऊर्जाओं का एक संग्रह है।"
वी। ओस्टवाल्ड के सम्मान में, टार्टू विश्वविद्यालय के क्षेत्र में एस्टोनियाई, जर्मन और अंग्रेजी में एक शिलालेख के साथ एक स्मारक पट्टिका स्थापित की गई थी
अनुमान लगा सकेंगे कि क्या कोई अभिक्रिया अनायास आगे बढ़ सकती है; यदि प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, तो कितनी गहरी (प्रतिक्रिया उत्पादों की संतुलन सांद्रता क्या हैं); यदि प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, तो किस दर से।
1. पदार्थ की संरचना इस खंड में क्वांटम यांत्रिकी (श्रोडिंगर समीकरण) के आधार पर परमाणुओं और अणुओं की संरचना (परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स), ठोस पदार्थों के क्रिस्टल लैटिस आदि की व्याख्या की गई है, पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ हैं सोच-विचार किया हुआ।
2. ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों (शुरुआत) के आधार पर रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी की अनुमति देता है: रासायनिक प्रतिक्रियाओं और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना करने के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दिशा की भविष्यवाणी करने के लिए, अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों की संतुलन सांद्रता की गणना करने के लिए।
3. चरण संतुलन के थर्मोडायनामिक्स वह एक-घटक और बहु-घटक (समाधान) प्रणालियों में चरण संक्रमण की नियमितता का अध्ययन करता है। इसका मुख्य उद्देश्य इन प्रणालियों के लिए चरण संतुलन आरेखों का निर्माण करना है।
4. विद्युतरसायन यह इलेक्ट्रोलाइट समाधानों के गुणों का अध्ययन करता है, आणविक समाधानों की तुलना में उनके व्यवहार की विशेषताएं, विद्युत रासायनिक (गैल्वेनिक) कोशिकाओं और इलेक्ट्रोलाइज़र के संचालन के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाओं और विद्युत ऊर्जा की ऊर्जा के अंतर्संबंध के पैटर्न की पड़ताल करता है।
5. रासायनिक कैनेटीक्स और कैटेलिसिस समय में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम की नियमितता की जांच करता है, थर्मोडायनामिक पैरामीटर (दबाव, तापमान इत्यादि) के प्रभाव की जांच करता है, प्रतिक्रियाओं की दर और तंत्र पर उत्प्रेरक और अवरोधक की उपस्थिति की जांच करता है।
एक अलग विज्ञान में, COLLOID CHEMISTRY को भौतिक रसायन विज्ञान के एक खंड द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है - सतह की घटनाओं और फैलाव प्रणालियों का भौतिक रसायन।
शास्त्रीय ऊष्मप्रवैगिकी सैद्धांतिक भौतिकी की एक शाखा है और ऊष्मा और कार्य (टर्मो - हीट, डायनेमो - मूवमेंट) के रूप में प्रणालियों के बीच विभिन्न प्रकार की ऊर्जा और ऊर्जा संक्रमणों के अंतर्संबंधों के पैटर्न का अध्ययन करती है।
ऊष्मप्रवैगिकी उन कारणों से अलग करती है जो किसी भी प्रक्रिया का कारण बनते हैं, और वह समय जिसके दौरान यह प्रक्रिया होती है, लेकिन केवल किसी भी भौतिक और रासायनिक प्रक्रिया में शामिल प्रणाली के प्रारंभिक और अंतिम मापदंडों के साथ काम करती है। व्यक्तिगत अणुओं के गुणों को ध्यान में नहीं रखा जाता है, लेकिन कई अणुओं से युक्त प्रणालियों की औसत विशेषताओं का उपयोग किया जाता है।
रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी के कार्य हैं: रासायनिक प्रतिक्रियाओं और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की माप और गणना, प्रतिक्रियाओं की दिशा और गहराई की भविष्यवाणी, रासायनिक और चरण संतुलन का विश्लेषण, आदि।
1. 1. टीडी की बुनियादी अवधारणाएं और परिभाषाएं ऊष्मप्रवैगिकी में, हमारे लिए रुचि की सभी प्रक्रियाएं थर्मोडायनामिक प्रणालियों में होती हैं। सिस्टम - पर्यावरण में एक पर्यवेक्षक द्वारा वास्तव में या मानसिक रूप से पहचाने जाने वाले निकायों या निकायों का एक समूह।
सिस्टम आसपास की दुनिया का वह हिस्सा है जिसमें हम विशेष रूप से रुचि रखते हैं। ब्रह्मांड में बाकी सब कुछ पर्यावरण (पर्यावरण) है। यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि पर्यावरण इतना बड़ा है (एक अनंत आयतन है) कि थर्मोडायनामिक प्रणाली के साथ ऊर्जा के आदान-प्रदान से इसका तापमान नहीं बदलता है।
पर्यावरण के साथ ऊर्जा और पदार्थ के आदान-प्रदान की प्रकृति के अनुसार, प्रणालियों को वर्गीकृत किया जाता है: पृथक - वे पदार्थ या ऊर्जा का आदान-प्रदान नहीं कर सकते हैं; बंद - ऊर्जा का आदान-प्रदान कर सकता है, लेकिन नहीं - पदार्थ; खुला - पदार्थ और ऊर्जा दोनों का आदान-प्रदान कर सकता है।
चरणों की संख्या के अनुसार, सिस्टम में विभाजित हैं: सजातीय - एक चरण (पानी में Na. Cl समाधान) से मिलकर बनता है; विषम - सिस्टम में कई चरण शामिल होते हैं, जो इंटरफेस द्वारा एक दूसरे से अलग होते हैं। विषम प्रणालियों का एक उदाहरण पानी में तैरती बर्फ है, दूध (वसा की बूंदें - एक चरण, जलीय वातावरण - दूसरा)।
एक चरण एक प्रणाली के सजातीय भागों का एक समूह है जिसमें समान रासायनिक और भौतिक गुण होते हैं और चरण इंटरफेस द्वारा सिस्टम के अन्य भागों से अलग होते हैं। प्रत्येक चरण एक विषम प्रणाली का एक सजातीय हिस्सा है
घटकों की संख्या के अनुसार, सिस्टम को एक-दो-, तीन-घटक और बहु-घटक में विभाजित किया गया है। घटक व्यक्तिगत रसायन होते हैं जो एक प्रणाली बनाते हैं जिसे सिस्टम से अलग किया जा सकता है और इसके बाहर मौजूद होता है।
किसी भी थर्मोडायनामिक प्रणाली को बड़ी संख्या में भौतिक और रासायनिक गुणों के एक सेट द्वारा चित्रित किया जा सकता है जो कुछ मूल्यों पर ले जाते हैं: तापमान, दबाव, तापीय चालकता, ताप क्षमता, घटक सांद्रता, ढांकता हुआ स्थिरांक, आदि।
रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी में, उन गुणों से संबंधित है जो स्पष्ट रूप से एक प्रणाली में तापमान, दबाव, मात्रा या पदार्थों की सांद्रता के कार्यों के रूप में व्यक्त किए जा सकते हैं। इन गुणों को थर्मोडायनामिक गुण कहा जाता है।
एक थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति को माना जाता है यदि इसकी रासायनिक संरचना, चरण संरचना और स्वतंत्र थर्मोडायनामिक मापदंडों के मूल्यों को इंगित किया जाता है। स्वतंत्र मापदंडों में शामिल हैं: दबाव (पी), आयतन (वी), तापमान (टी), पदार्थ एन की मात्रा कई मोल्स के रूप में या सांद्रता (सी) के रूप में। उन्हें राज्य पैरामीटर कहा जाता है।
इकाइयों की वर्तमान प्रणाली (एसआई) के अनुसार, मुख्य थर्मोडायनामिक पैरामीटर निम्नलिखित इकाइयों में सेट किए गए हैं: [एम 3] (वॉल्यूम); [पा] (दबाव); [मोल] (एन); [के] (तापमान)। एक अपवाद के रूप में, रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी में, दबाव की एक ऑफ-सिस्टम इकाई, सामान्य भौतिक वातावरण (एटीएम), 101. 325 k. Pa के बराबर उपयोग करने की अनुमति है।
थर्मोडायनामिक पैरामीटर और गुण हो सकते हैं: गहन - वे सिस्टम के द्रव्यमान (मात्रा) पर निर्भर नहीं करते हैं। ये तापमान, दबाव, रासायनिक क्षमता आदि हैं। व्यापक - ये सिस्टम के द्रव्यमान (आयतन) पर निर्भर करते हैं। ये ऊर्जा, एन्ट्रापी, एन्थैल्पी आदि हैं। जब एक जटिल प्रणाली बनती है, तो गहन गुणों को संरेखित किया जाता है, और व्यापक गुणों को अभिव्यक्त किया जाता है।
कोई भी परिवर्तन जो सिस्टम में होता है और कम से कम एक थर्मोडायनामिक स्टेट पैरामीटर (सिस्टम गुण) में परिवर्तन के साथ होता है, थर्मोडायनामिक प्रक्रिया कहलाता है। यदि प्रक्रिया के दौरान सिस्टम की रासायनिक संरचना बदल जाती है, तो ऐसी प्रक्रिया को रासायनिक प्रतिक्रिया कहा जाता है।
आमतौर पर, प्रक्रिया के दौरान, किसी एक (या कई) पैरामीटर को स्थिर रखा जाता है। तदनुसार, वे अंतर करते हैं: एक स्थिर तापमान पर एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया (टी = स्थिरांक); समदाब रेखीय प्रक्रिया - निरंतर दबाव पर (P = const); आइसोकोरिक प्रक्रिया - एक स्थिर आयतन (V = const) पर; पर्यावरण के साथ ऊष्मा विनिमय के अभाव में रूद्धोष्म प्रक्रिया (क्यू = 0)।
जब गैर-पृथक प्रणालियों में प्रक्रियाएं होती हैं, तो गर्मी को अवशोषित या छोड़ा जा सकता है। इस विशेषता के अनुसार, प्रक्रियाओं को एक्ज़ोथिर्मिक (गर्मी जारी की जाती है) और एंडोथर्मिक (गर्मी अवशोषित होती है) में विभाजित किया जाता है।
प्रक्रिया के दौरान, प्रणाली एक संतुलन स्थिति से दूसरी संतुलन स्थिति में जाती है। थर्मोडायनामिक संतुलन प्रणाली की वह स्थिति है जिसमें पर्यावरण के साथ थर्मल, मैकेनिकल और रासायनिक (इलेक्ट्रोकेमिकल) संतुलन और सिस्टम के चरणों के बीच मनाया जाता है।
संतुलन राज्य हैं: स्थिर; मेटास्टेबल। एक प्रक्रिया को संतुलन (अर्ध-स्थैतिक) कहा जाता है यदि यह सिस्टम के संतुलन राज्यों के निरंतर अनुक्रम के माध्यम से असीम रूप से धीरे-धीरे गुजरता है।
ऐसी प्रक्रियाएँ जो स्वयं होती हैं और उनके कार्यान्वयन के लिए बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, सहज (सकारात्मक) प्रक्रियाएँ कहलाती हैं। जब प्रक्रिया के कार्यान्वयन के लिए पर्यावरण से ऊर्जा निकाली जाती है, अर्थात सिस्टम पर काम किया जाता है, तो प्रक्रिया को गैर-सहज (नकारात्मक) कहा जाता है।
राज्य कार्य राज्य कार्य सिस्टम गुण हैं (आंतरिक ऊर्जा यू, तापीय धारिता एच, एन्ट्रॉपी एस, आदि), वे प्रणाली की दी गई स्थिति की विशेषता रखते हैं। प्रक्रिया के दौरान उनके परिवर्तन इसके पथ पर निर्भर नहीं होते हैं और केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं द्वारा निर्धारित होते हैं।
इस फ़ंक्शन में एक अतिसूक्ष्म परिवर्तन d का कुल अंतर है। यू, डी। एस आदि :
प्रक्रिया (संक्रमण) कार्य प्रक्रिया कार्य (ऊष्मा क्यू, कार्य डब्ल्यू) - वे सिस्टम के गुण नहीं हैं (वे सिस्टम में नहीं हैं), वे उस प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होते हैं जिसमें सिस्टम भाग लेता है।
यदि तंत्र में ऊष्मा और कार्य न हो तो उनके परिवर्तन की बात करना बेमानी है, हम किसी विशेष प्रक्रिया में केवल उनकी मात्रा Q या W की ही बात कर सकते हैं। उनकी मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि प्रक्रिया कैसे की जाती है। अपरिमित रूप से छोटी मात्राओं को Q, W द्वारा निरूपित किया जाता है।
गति पदार्थ का एक गुण है। गति का माप अर्थात मात्रात्मक और गुणात्मक विशेषता, ऊर्जा है। ऊर्जा प्रणाली की स्थिति का एक कार्य है। किसी विशेष प्रक्रिया में इसका परिवर्तन प्रक्रिया के पथ पर निर्भर नहीं करता है और केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है।
कई अलग-अलग प्रकार की ऊर्जा ज्ञात हैं: यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक, आदि, लेकिन ऊर्जा केवल दो रूपों में एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में पारित हो सकती है: गर्मी या काम के रूप में।
हीट (क्यू) संपर्क प्रणालियों के कणों (अणुओं, परमाणुओं, आयनों, आदि) के अराजक आंदोलन के कारण सिस्टम से सिस्टम में ऊर्जा हस्तांतरण का एक रूप है।
ऊष्मप्रवैगिकी में, सिस्टम को आपूर्ति की गई गर्मी को सकारात्मक (उदाहरण के लिए, एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की गर्मी) के रूप में लिया जाता है, और सिस्टम से निकाली गई गर्मी नकारात्मक होती है (एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया की गर्मी)। थर्मोकैमिस्ट्री में, विपरीत सच है।
कार्य सूक्ष्म या स्थूल निकायों के निर्देशित संचलन के कारण सिस्टम से सिस्टम में ऊर्जा हस्तांतरण का एक रूप है। साहित्य में, काम या तो डब्ल्यू (अंग्रेजी "काम") या ए (जर्मन "आर्बेट" से) द्वारा निरूपित किया जाता है।
विभिन्न प्रकार के कार्य हैं: यांत्रिक, विद्युत, चुंबकीय, सतह परिवर्तन, आदि। किसी भी प्रकार के असीम रूप से छोटे कार्य को सामान्यीकृत बल के उत्पाद और सामान्यीकृत समन्वय में परिवर्तन के रूप में दर्शाया जा सकता है, उदाहरण के लिए:
सभी प्रकार के कार्यों का योग, बाहरी दबाव P की ताकतों के खिलाफ काम के अपवाद के साथ - विस्तार का काम - संपीड़न, कहा जाता है उपयोगी कार्य W ':
ऊष्मप्रवैगिकी में, कार्य को सकारात्मक माना जाता है यदि यह सिस्टम द्वारा ही किया जाता है और यदि यह सिस्टम पर किया जाता है तो इसे नकारात्मक माना जाता है। IUPAC की सिफारिशों के अनुसार, सिस्टम पर किए गए कार्य को सकारात्मक मानने की प्रथा है ("अहंकारी" सिद्धांत सकारात्मक है जो आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाता है)
विभिन्न प्रक्रियाओं में एक आदर्श गैस के प्रसार का कार्य 1. निर्वात में विस्तार: W = 0. 2. आइसोकोरिक उत्क्रमणीय विस्तार: d. वी = 0 डब्ल्यू = 0
ऊष्मप्रवैगिकी के निष्कर्ष और संबंध दो अभिधारणाओं और तीन कानूनों के आधार पर तैयार किए गए हैं। कोई भी पृथक प्रणाली अंततः एक संतुलन की स्थिति में आ जाती है और अनायास इसे नहीं छोड़ सकती (पहली अभिधारणा) अर्थात, ऊष्मप्रवैगिकी एक खगोलीय पैमाने की प्रणाली और कम संख्या में कणों के साथ माइक्रोसिस्टम्स का वर्णन नहीं करती है (
एक गैर-संतुलन अवस्था से एक संतुलन अवस्था में सहज संक्रमण को विश्राम कहा जाता है। अर्थात्, संतुलन की स्थिति आवश्यक रूप से प्राप्त की जाएगी, लेकिन ऐसी प्रक्रिया की अवधि परिभाषित नहीं है, और समय की कोई अवधारणा नहीं है।
दूसरा अभिगृहीत यदि तंत्र A, तंत्र B के साथ तापीय साम्य में है, और तंत्र B, तंत्र C के साथ तापीय साम्य में है, तो तंत्र A और C भी तापीय साम्य में हैं
किसी भी थर्मोडायनामिक प्रणाली यू की आंतरिक ऊर्जा सभी कणों (अणुओं, नाभिक, इलेक्ट्रॉनों, क्वार्क, आदि) की गतिज (गति ऊर्जा) और संभावित (अंतःक्रिया ऊर्जा) ऊर्जा का योग है जो अज्ञात प्रकार सहित प्रणाली को बनाती है। ऊर्जा।
एक प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा उसके द्रव्यमान (व्यापक संपत्ति) पर निर्भर करती है, प्रणाली के पदार्थ की प्रकृति और थर्मोडायनामिक मापदंडों पर: U = f(V, T) या U = (P, T) को J/mol में मापा जाता है। या जे / किग्रा। यू एक राज्य कार्य है, इसलिए यू प्रक्रिया के पथ पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति से निर्धारित होता है। डी। यू कुल अंतर है।
सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा पर्यावरण के साथ ऊर्जा के आदान-प्रदान के परिणामस्वरूप केवल गर्मी या काम के रूप में बदल सकती है।
यह तथ्य, जो मानव जाति के व्यावहारिक अनुभव का एक सामान्यीकरण है, ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम (शुरुआत) को व्यक्त करता है: यू = क्यू - डब्ल्यू अंतर रूप में (प्रक्रिया के एक अतिसूक्ष्म भाग के लिए): डी। यू = क्यूडब्ल्यू
"सिस्टम को दी गई गर्मी सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा और सिस्टम द्वारा काम के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए जाती है।"
एक पृथक प्रणाली के लिए, Q = 0 और W = 0, यानी, U = 0 और U = const। एक पृथक प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा स्थिर है
क्लॉसियस के सूत्रीकरण में: "विश्व की ऊर्जा स्थिर है"। पहली तरह की एक सतत गति मशीन (पर्पेटम मोबाइल) असंभव है। ऊर्जा के विभिन्न रूप एक दूसरे में कड़ाई से समतुल्य मात्रा में गुजरते हैं। ऊर्जा न तो उत्पन्न होती है और न ही नष्ट होती है, बल्कि केवल एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में जाती है।
फलन U योज्य है। इसका अर्थ यह है कि यदि U 1 और U 2 मानों की विशेषता वाली दो प्रणालियों को एक एकल प्रणाली में संयोजित किया जाता है, तो परिणामी आंतरिक ऊर्जा U 1 + 2 इसके घटक भागों की ऊर्जाओं के योग के बराबर होगी: U 1 + 2 = यू 1 + यू 2
सामान्य स्थिति में, ऊष्मा Q प्रक्रिया का एक फलन है, अर्थात, इसकी मात्रा प्रक्रिया के पथ पर निर्भर करती है, लेकिन अभ्यास के लिए महत्वपूर्ण दो मामलों में, ऊष्मा अवस्था फलन के गुणों को प्राप्त कर लेती है, अर्थात, Q का मान समाप्त हो जाता है प्रक्रिया के पथ पर निर्भर करने के लिए, और सिस्टम के केवल प्रारंभिक और अंतिम राज्यों को निर्धारित किया जाता है।
हम मानते हैं कि प्रक्रिया के दौरान केवल बाहरी दबाव की ताकतों के खिलाफ काम किया जा सकता है, और उपयोगी कार्य W = 0: Q = d। यू+पी डी। वी, और चूंकि वी = कॉन्स्ट, तो पी डी। वी = 0: क्यूवी = डी। यू या अभिन्न रूप में: क्यूवी \u003d यूके - अन
फिर से हम मानते हैं कि उपयोगी कार्य W = 0, तब: Q = d। यू+पी डी। वी, चूंकि पी = कॉन्स्ट, हम लिख सकते हैं: क्यूपी = डी। यू + डी (पीवी), क्यूपी = डी (यू + पीवी)। निरूपित करें: Н U + P V (एन्थैल्पी) QР = d। एच या: क्यूपी \u003d एचके - एचएन
इस प्रकार, रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव P = const: QP = H; V = const के लिए: QV = U।
चूँकि रासायनिक प्रतिक्रियाएँ और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाएँ अक्सर एक स्थिर दबाव (खुली हवा में, यानी P = const = 1 atm) पर की जाती हैं, व्यवहार में, थैलेपी की अवधारणा का उपयोग आंतरिक के बजाय गणना के लिए अधिक बार किया जाता है। ऊर्जा। कभी-कभी प्रक्रिया के "गर्मी" शब्द को बिना किसी स्पष्टीकरण के "एन्थैल्पी" द्वारा बदल दिया जाता है, और इसके विपरीत। उदाहरण के लिए, वे "गठन की गर्मी" कहते हैं, लेकिन एफ लिखते हैं। एन।
लेकिन अगर हमारे लिए ब्याज की प्रक्रिया V = const (एक आटोक्लेव में) आगे बढ़ती है, तो अभिव्यक्ति का उपयोग किया जाना चाहिए: QV = U.
आइए अभिव्यक्ति में अंतर करें: Н = U + P V d। एच = डी। यू + पीडी। वी + वीडी। पी, निरंतर दबाव वी डी पर। पी = 0 और डी। एच = डी। यू+पी डी। वी अभिन्न रूप में: एच = यू + पी वी
एक आदर्श गैस के लिए, क्लैपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण मान्य है: P V \u003d n R T, जहाँ n गैस के मोल्स की संख्या है, R 8, 314 J / mol K सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है। तब (T = const पर) P V = n R T। अंत में, हमारे पास: H = U + n R T n प्रतिक्रिया के दौरान गैसीय पदार्थों के मोल्स की संख्या में परिवर्तन है।
उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए: N 2 (g) + 3 H 2 (g) \u003d 2 NH 3 (g) n \u003d -2, और प्रतिक्रिया के लिए: 2 H 2 O (g) 2 H 2 (g) ) + ओ 2 (डी) एन = 3।
QV और QP के बीच के अंतर केवल तभी महत्वपूर्ण होते हैं जब गैसीय पदार्थ प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं। यदि कोई नहीं है, या यदि n = 0 है, तो QV = QP है।
अभिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव के तहत ऊष्मा के रूप में अभिक्रिया के दौरान मुक्त या अवशोषित ऊर्जा की मात्रा को समझें, बशर्ते: कि P = const या V = const; प्रारंभिक सामग्री का तापमान प्रतिक्रिया उत्पादों के तापमान के बराबर है; कि व्यवस्था में विस्तार संकुचन के कार्य के अतिरिक्त कोई अन्य कार्य (उपयोगी) नहीं किया जाता है।
विभिन्न प्रक्रियाओं के दौरान एन्थैल्पी परिवर्तन प्रक्रिया माप की स्थिति हो, के.जे/मोल सी 2 एच 6 ओ (एल) + 3 ओ 2 (जी) → 2 सीओ 2 (जी) + 3 एच 2 ओ (एल) पी = 1 एटीएम टी = 298 K - 1 370. 68 वियोजन की ऊष्मा: H 2 O(l) → H+ + OH- P = 1 atm T = 298 K +57. 26 उदासीनीकरण की ऊष्मा: H+ + OH- → H2O (l) P = 1 atm T = 298 K - 57. 26 वाष्पीकरण की ऊष्मा: H2O (l) → H2O (g) P = 1 atm T = 373 के+40। 67 संलयन की ऊष्मा: H 2 O (cr) → H 2 O (l) P = 1 atm T = 273 K +6। 02
QV या QP की स्थिरता का तथ्य, एक विज्ञान के रूप में रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी के गठन से बहुत पहले, G.I. Hess द्वारा प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था (गर्मी योगों या हेस के नियम की स्थिरता का नियम): रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव निर्भर करता है प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों का प्रकार और स्थिति और उन्हें एक दूसरे में बदलने के तरीकों पर निर्भर नहीं करता है।
जर्मन इवानोविच हेस (1802 - 1850) - सबसे बड़े रूसी वैज्ञानिकों में से एक, सेंट पीटर्सबर्ग में तकनीकी संस्थान में प्रोफेसर। जिनेवा में पैदा हुए और सेंट पीटर्सबर्ग में कम उम्र से ही बड़े हुए। उन्होंने यूरीव में अपनी चिकित्सा शिक्षा प्राप्त की, विश्वविद्यालय से स्नातक होने के बाद उन्होंने स्टॉकहोम में जे बर्ज़ेलियस के साथ काम किया। हेस ने अपने प्रयोगों में कई थर्मल अनुपातों के कानून को स्थापित करने की कोशिश की (डी। डाल्टन के कई अनुपातों के कानून के समान)। वह इसमें सफल नहीं हुआ (प्रकृति में ऐसा कोई नियम नहीं है), लेकिन प्रायोगिक अध्ययनों के परिणामस्वरूप, हेस ने ऊष्मा योगों की स्थिरता के नियम (हेस के नियम) को घटा दिया। 1842 में प्रकाशित यह कार्य ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम की प्रत्याशा है।
एच 1 \u003d एच 2 + एच 3 \u003d एच 4 + एच 5 + एच 6
सीओ 2 सी + ओ 2 \u003d सीओ 2 सीओ + 1/2 ओ 2 \u003d सीओ 2 सी + 1/2 ओ 2 \u003d सीओ एच 2 एच 1 सी सीओ एच 3 एच 1 \u003d एच 2 + एच 3
गठन की ऊष्मा - साधारण पदार्थों से किसी दिए गए पदार्थ के 1 मोल के बनने का ऊष्मा प्रभाव: च। H. सरल पदार्थ एक ही प्रकार के परमाणुओं से बने पदार्थ कहलाते हैं। यह, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन N2, ऑक्सीजन O2, ग्रेफाइट C, आदि है।
यह परिभाषा से इस प्रकार है कि पानी के गठन की गर्मी प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव के परिमाण के बराबर है: एच 2 + 1/2 ओ 2 = एच 2 ओ क्यूपी = एफ। एच
यदि प्रतिक्रिया P = 1 atm पर की जाती है, तो प्रतिक्रिया की मापी गई ऊष्मा f के बराबर होगी। हो जल के निर्माण की मानक ऊष्मा है। आमतौर पर f का मान। लेकिन अभ्यास में उपयोग किए जाने वाले लगभग सभी पदार्थों के लिए 298 K पर सारणीबद्ध: f। हो 298(एच 2 ओ).
रिएक्शन उत्पाद एच उत्पादों एफ आर एच प्रारंभिक सामग्री एच रेफरी। सी-सी एफ सरल पदार्थ
एक रासायनिक प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव: ए 1 ए 1 + ए 2 ए 2 + = बी 1 बी 1 + बी 2 बी 2 + प्रतिक्रिया उत्पादों के गठन के ताप के योग के बराबर है शुरुआती पदार्थों का गठन (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक एआई और बीजे को ध्यान में रखते हुए):
उदाहरण 1: बेंजीन वाष्प हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया के ताप प्रभाव की गणना करें (यह प्रतिक्रिया विषम उत्प्रेरक - प्लैटिनम धातुओं की सतह पर की जाती है): C 6 H 6 + 3 H 2 \u003d C 6 H 12 298 K और P \ पर u003d 1 एटीएम:
सी 6 एच 6 (जी) एफ। हो 298, क्यू जे / एमओएल 82.93 सी 6 एच 6 (जी) 49.04 सी 6 एच 12 (जी) एच 2 -123.10 0 पदार्थ आर। एच 0298 \u003d -123.10 - (82.93 +3 0) \u003d -206.03 के। जे आर। एच 0298 \u003d -123, 10– (49, 04 + 3 0) \u003d -72, 14 के। जे आईएसपी। एच 0 \u003d 82.93 - 49.04 \u003d +33.89 के जे / एमओएल
दहन की ऊष्मा किसी पदार्थ (उच्च आक्साइड के लिए) के गहरे ऑक्सीकरण (दहन) की प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है। हाइड्रोकार्बन के मामले में, उच्च ऑक्साइड एच 2 ओ (एल) और सीओ 2 हैं। इस मामले में, उदाहरण के लिए, मीथेन का कैलोरी मान प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव के बराबर है: सीएच 4 + 2 ओ 2 \ u003d सीओ 2 + 2 एच 2 ओ (एल) क्यूपी \u003d बैल । एच
बैल मूल्य। हो 298 को दहन की मानक गर्मी कहा जाता है, उन्हें 298 K पर सारणीबद्ध किया जाता है। यहां सूचकांक "ओ" इंगित करता है कि ताप मानक स्थिति (पी \u003d 1 एटीएम) पर निर्धारित होते हैं, सूचकांक "ओह" अंग्रेजी से आता है - ऑक्सीकरण - ऑक्सीकरण।
दहन उत्पाद (सीओ 2, एच 2 ओ) ओह। एच रेफरी। इन-इन ओह। एन उत्पादों रिएक्शन उत्पादों आर। एच प्रारंभिक सामग्री
एक रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव: ए 1 ए 1 + ए 2 ए 2 + = बी 1 बी 1 + बी 2 बी 2 + प्रारंभिक पदार्थों के दहन के ताप के योग के बराबर है प्रतिक्रिया उत्पादों का दहन (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक एआई और बीजे को ध्यान में रखते हुए):
उदाहरण 2: पदार्थों के दहन की ऊष्मा का उपयोग करके, ग्लूकोज को किण्वित करके इथेनॉल (वाइन अल्कोहल) के उत्पादन के लिए प्रतिक्रिया के ताप प्रभाव की गणना करें। सी 6 एच 12 ओ 6 \u003d 2 सी 2 एच 5 ओएच + 2 सीओ 2 आर। एच 0298 \u003d 2815.8 - 2 1366.91 2 ∙ 0 \u003d 81.98 kJ सीओ 2 के दहन की गर्मी शून्य है।
ताप क्षमता तापमान पर निर्भर करती है। इसलिए, औसत और वास्तविक ताप क्षमता के बीच अंतर किया जाता है। तापमान रेंज T 1 - T 2 में सिस्टम की औसत ताप क्षमता इस अंतराल के मान के लिए सिस्टम Q को आपूर्ति की गई गर्मी की मात्रा के अनुपात के बराबर है:
वास्तविक ताप क्षमता समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है: वास्तविक और औसत ताप क्षमता के बीच संबंध समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:
एक प्रणाली की ताप क्षमता उसके द्रव्यमान (या पदार्थ की मात्रा) पर निर्भर करती है, अर्थात यह प्रणाली की एक व्यापक संपत्ति है। यदि ताप क्षमता को द्रव्यमान इकाई के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, तो एक गहन मूल्य प्राप्त होता है - विशिष्ट ताप क्षमता न्यायालय [J / kg K]। यदि, हालांकि, हम सी को सिस्टम के पदार्थ की मात्रा के लिए विशेषता देते हैं, तो हमें दाढ़ ताप क्षमता सेमी [J / mol K] मिलती है।
वहाँ हैं: निरंतर दबाव Cp पर ताप क्षमता; निरंतर आयतन Cv पर ताप क्षमता। एक आदर्श गैस के मामले में, ये ऊष्मा क्षमताएँ समीकरण द्वारा परस्पर जुड़ी होती हैं: Ср = С v + R
पदार्थों की ऊष्मा क्षमता तापमान पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, बर्फ की ताप क्षमता 250 K पर 34.70 J/mol K से 273 K पर 37.78 J/mol K होती है। 3 (टी-क्यूब्स का डेबाई का नियम), और उच्च वालों के लिए: СV=3 R.
आमतौर पर, तापमान पर ताप क्षमता की निर्भरता प्रपत्र के अनुभवजन्य समीकरणों का उपयोग करके प्रसारित की जाती है: जहां ए, बी और सी स्थिर होते हैं, उन्हें पदार्थों के भौतिक-रासायनिक गुणों की संदर्भ पुस्तकों में दिया जाता है।
यदि गणितीय निर्भरता r. टी से सीपी अज्ञात है, लेकिन विभिन्न तापमानों पर प्रतिक्रिया प्रतिभागियों की ताप क्षमता के प्रायोगिक मूल्य हैं, फिर निर्देशांक आर में एक ग्राफ प्लॉट किया जाता है। कं पी \u003d एफ (टी) और रेखांकन के तहत वक्र के तहत क्षेत्र की गणना 298 - टी 2, यह अभिन्न के बराबर है:
यदि विचाराधीन तापमान सीमा में एक या अधिक चरण संक्रमण होते हैं, तो आर की गणना करते समय उनके थर्मल प्रभाव को ध्यान में रखा जाना चाहिए। एच:
गणना योजना आर। एक मनमाना तापमान T पर H प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं। सबसे पहले, r की गणना पदार्थों के निर्माण के मानक ताप या दहन के ताप से की जाती है। एच 298 प्रतिक्रिया (जैसा कि ऊपर वर्णित है)। इसके अलावा, किरचॉफ समीकरण के अनुसार, थर्मल प्रभाव की गणना किसी भी तापमान टी पर की जाती है:
तालिकाएँ लगभग सभी पदार्थों के लिए गठन की मानक ऊष्मा (एन्थैल्पी) दिखाती हैं। हो 0 पर 0 K और मान: तापमान T पर (वे 100 K के अंतराल के साथ दिए गए हैं)।
रासायनिक प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की गणना समीकरण द्वारा की जाती है: आर। एच 0 टी = आर। ह00+
आर। एच 00 की गणना आर के समान ही की जाती है। एच 0298 यानी, उत्पादों के गठन और शुरुआती सामग्री (लेकिन 0 के पर) के ताप के बीच अंतर के रूप में:
मूल्यों की गणना की जाती है: = ठेस रेफरी। इन-इन, प्रतिक्रिया के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए।
