14: Термохімія
- Page ID
- 18979
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Всі хімічні зміни супроводжуються поглинанням або виділенням тепла. Інтимний зв'язок між матерією та енергією був джерелом дива та спекуляцій з найпримітивніших часів; невипадково вогонь вважався одним із чотирьох основних елементів (поряд із землею, повітрям та водою) ще в п'ятому столітті до н.е. У цьому наборі уроків ми розглянемо деякі основні поняття енергії і тепла і співвідношення між ними. Ми почнемо вивчення термодинаміки, яка розглядає енергетичні аспекти змін в цілому, і ми нарешті застосуємо це конкретно до хімічних змін. Нашою метою буде надати вам інструменти для прогнозування енергетичних змін, пов'язаних з хімічними процесами. Це створить основу для більш амбітної мети: передбачити напрямок і масштаби самих змін.
- 14.1: Енергетика, тепло та робота
- Всі хімічні зміни супроводжуються поглинанням або виділенням тепла. У цьому блоці ми розглянемо деякі основні поняття енергії і тепла і співвідношення між ними. Ми почнемо вивчення термодинаміки, яка розглядає енергетичні аспекти змін в цілому, і ми нарешті застосуємо це конкретно до хімічних змін. Нашою метою буде надати вам інструменти для прогнозування енергетичних змін, пов'язаних з хімічними процесами.
- 14.2: Перший закон термодинаміки
- «Енергія не може бути створена або знищена» — цей фундаментальний закон природи, більш відомий як збереження енергії, знайомий кожному, хто вивчав науку. Під більш офіційною назвою Перший закон термодинаміки він регулює всі аспекти енергетики в науці та техніці.
- 14.3: Молекули як енергоносії та перетворювачі
- Всі молекули при температурах вище абсолютного нуля володіють тепловою енергією - рандомізованою кінетичною енергією, пов'язаною з різними рухами, які можуть зазнати молекули в цілому, а також атоми всередині них. Багатоатомні молекули також володіють потенційною енергією у вигляді хімічних зв'язків. Молекули, таким чином, є одночасно транспортними засобами для зберігання і транспортування енергії, а засіб перетворення її з однієї форми в іншу супроводжується поглинанням або виділенням тепла.
- 14.4: Термохімія та калориметрія
- Тепло, яке протікає через межі системи, що зазнає змін, є фундаментальною властивістю, яка характеризує процес. Він легко вимірюється, і якщо процес являє собою хімічну реакцію, що проводиться при постійному тиску, його також можна передбачити з різниці між ентальпіями продуктів і реагентів. Кількісне дослідження та вимірювання теплових та ентальпійних змін відоме як термохімія.
- 14.5: Калориметрія
- Постійна об'ємна калориметрія, також відома як калориметрія бомби, використовується для вимірювання тепла реакції, утримуючи постійний обсяг і чинити опір великій кількості тиску. У цьому модулі буде розглянуто основну збірку калориметра бомби, а також те, як калориметрія бомби відноситься до теплоти реакції та теплоємності та розрахунків, пов'язаних з цими двома темами.
- 14.6: Застосування термохімії
- Практично всі хімічні процеси припускають поглинання або виділення тепла, а значить і зміни внутрішньої енергії системи. У цьому розділі ми розглядаємо деякі з найбільш поширених застосувань ентальпії та першого закону, пов'язаних з хімією. Хоча перші два розділи стосуються головним чином хімії, решта впливають на повсякденне життя кожного.