Работа при химической реакции

Максимальная работа реакции представляет собой ту работу, которую можно получить при химических реакциях в предположении, что все процессы, идущие в ней, обратимы. Величина Лт х в уравнении (18.4) характеризует стремление различных тел вступать в реакцию и является мерой химического сродства. [c.203]

Это означает, что в устройстве, которое позволило бы обратимым путем превращать выделяющуюся при химической реакции энергию в полезную внешнюю работу, минуя стадию превращения химической энергии в тепло, можно было бы получить полезную внешнюю работу, значительно большую той, которая вырабатывается использующим теплом сгорания тепловым двигателем. Применительно к рассматриваемой реакции было бы возможно получить полезную внешнюю работу, примерно равную 90 ООО вместо 40 ООО ккал. [c.319]

Свободная энергия F. Свободной энергией называется функция состояния, выраженная уравнением F=a—Ts или dF = — Ар dv — S dT, откуда Р = = F (V, ту, следовательно, свободная энергия — характеристическая функция при независимых переменных v к Т. В случае обратимого изотермического процесса свободная энергия равна работе расширения, химических реакций, поверхностного натяжения и других сил [c.43]

Над задачами этого типа до настоящего времени работали еще мало. В статье [24] обсуждался случай выделения тепла при химической реакции. В статье [28] рассматривались вопросы устойчивости и был дан ряд численных примеров. [c.464]

Удобство пользования в работе растворами одинаковой нормальности состоит в том, что реакции протекают между равными объемами их в силу того, что при химических реакциях реагирующие вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах. Например, на титрование 20 мл 0,1 н. раствора щелочи будет израсходовано 20 мл 0,1 н. раствора кислоты. Если же нормальность растворов различна, то расход растворов при титровании будет обратно пропорционален их нормальности. Например, на титрование 20 мл 0,1 н. раствора щелочи пойдет 10 мл 0,2 н. раствора кислоты или 40 мл 0,05 н. раствора кислоты. [c.102]

При постоянстве остальных параметров (кроме масс т) изменение термодинамич. П. сводится при химических реакциях к одной только химической работе [c.239]

Следовательно, максимальная работа зависит от температуры, В уравнении (8) ёАт выражает увеличение максимальной работы данного процесса при повышении температуры на ёТ. В простейшем случае дАт/ёТ - это увеличение максимальной работы при повышении температуры на один градус, другими словами, <1Ат/<1Т - температурный коэф-фициент максимальной работы. Уравнение (8), называемое уравнением Гиббса-Гельмгольца, объединяет первое и второе начала термодинамики. Оно показывает, что Ащ, полученная при химической реакции и даже при обратимом ведении процесса не равна высвобождавшейся внутренней энергии ди, так как температурный коэффициент в общем случае не равен нулю, в исключительных случаях этот коэффициент все же может равняться нулю (ёЛт/<1Т=0), тогда Ап1= А11, и освобождающаяся в обратимом процессе внутренняя энергия полностью превращается в работу. [c.78]

В формуле (1.51) величину dQ следует понимать как количество тепла, выделившееся и отведенное (или подведенное и поглош енное) при химической реакции dL - механическая работа при изменении объема системы dQ - количество [c.37]

Определим максимальную работу Ьт, получаемую в таком процессе. При этом безразлично, будут ли первоначально температура тела и его давление выше или ниже соответствующих параметров среды. В конце концов отсутствие равновесия с окружающей средой может выражаться и в том, что при одинаковых с окрул<ающей средой давлении и температуре тело обладает работоспособностью в форме химической энергии, которая освобождается при химической реакции. В этом случае говорят о максимальной работе химической реакции, которая одновременно является мерой химического сродства [c.96]

Здесь U и U2 — внутренние энергии до и после реакции. Тогда можно в общем случае сказать при химических реакциях, протекающих при постоянном объеме и без совершения какой-либо немеханической, например электрической, работы, убыль внутренней энергии равна тепловому эффекту реакции, взятому с обратным знаком. [c.307]

Основные законы термодинамики достаточно широки, чтобы найти разнообразные применения в физике, химии и технике. В результате развития термодинамики появилось много различных точек зрения при рассмотрении отдельных вопросов. Тем не менее оказалось возможным в пределах данной книги ограничиться основными понятиями и рассмотреть такие применения, которые относятся к превращению теплоты в работу, а также в качестве специальных примеров процессы с переносом вещества и системы с химическими реакциями. [c.26]

Из описания работы процесса реального двигателя внутреннего сгорания с быстрым сгоранием топлива при постоянном объеме видно, что он не является замкнутым. В нем имеются все признаки необратимых процессов трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т. п. [c.262]

После анализа важнейших гидродинамических характеристик нереагирующей смеси можно перейти к рассмотрению тех изменений, которые требуются для анализа общего случая реагирующей смеси (включая фазовые превращения (7241). Гидромеханике многокомпонентных (но не многофазных) систем с химическими реакциями посвящены работы [594, 831]. В работе 1678] рассмотрено распределение частиц по размерам в конденсирующемся паре. В применении к реагирующей смеси следует принять во внимание все процессы, рассмотренные в упомянутых работах. В общем случае непрерывная фаза может состоять из реагирующей газообразной смеси или реагирующего раствора, а дискретная фаза — из твердых частиц или жидких капель. Примерами реагирующих систем могут служить жидкие капли в паре в процессе конденсации (разд. 7.6) газы, пары металла, капли металла, твердые частицы окислов при горении металла (разд. 3.3 и 7.7) и жидкие глобулы в растворе в процессе экстракции. [c.293]

Изложенные методы расчетов и экспериментальных оценок ракетных двигателей являются, конечно, идеализированными Если в ракетном топливе используются металлы или их соеда не-ния, то в процессе адиабатического расширения возможна конден сация некоторых продуктов сгорания. При конденсации выделяется тепло и уменьшается число молей газа. Из-за высокой скорости потока условия равновесия не выполняются. Для определения различных видов потерь в дополнение к обусловленным запаздыванием по температуре и скорости требуется знать скорость образования зародышей, конденсации (разд. 3.2) и химических реакций (разд. 3.3). Однако для веществ, образующихся при работе ракетного двигателя, и условий его работы указанные-скорости в общем случае неизвестны. В этом состоит основная трудность сравнения расчетных и действительных характеристик ракетного двигателя. [c.335]

Химическая реакция. В работе [890] псевдоожиженный слой рассматривается как химический реактор, при этом получено хорошее соответствие с положениями химической кинетики. [c.424]

Помимо химических реакций необратимыми могут быть и любые другие процессы, однако гомогенные химические реакции являются особенностью, так как их протекание внутри системы необязательно сопровождается нарушением ее однородности. В случаях иных необратимых процессов в системе, вызванных теплопередачей, работой или массообменом, как легко заметить, должны всегда существовать градиенты хотя бы одной из термодинамических сил Т, X или ц, т. е. система должна быть неоднородной. В (7.18) такие градиенты не представлены в это уравнение входят термодинамические силы, единые для всей системы, т. е. очевидно, что за основу принята модель, согласно которой необратимые процессы е нарушают гомогенности системы и в каждый момент времени она находится в состоянии, однозначно характеризующимся переменными S, v, п. Поэтому было бы неправильно полагать, что применимость ура(внения (7.18) ограничивается обратимыми процессами его можно использовать при любых процессах внутри системы. Более того, оно автоматически учитывает и некоторые необратимые изменения состояния, происходящие за счет процессов [c.71]

Оба сомножителя в (8.12) имеют одинаковые знаки (например, расширение (dV >0) происходит при Р>Р°). В общем случае это утверждение доказывается анализом устойчивости термодинамического равновесия (см. 12). (Напомним, что величины, имеющие надстрочный индекс (°), относятся к внешней среде.) Если однородная закрытая система без химических реакций (или с равновесными химическими реакциями) совершает необратимую (из-за скачка X на граничной поверхности) работу, то из (8.9) и (5.5) [c.72]

Открытие третьего начала термодинамики связано с нахождением химического сродства — величины, характеризующей способность различных веществ химически реагировать друг с другом. Эта величина определяется работой W химических сил при реакции. [c.91]

Рассмотрим обратимый элемент, в котором при пропускании тока в противоположном направлении происходят обратные химические реакции (например, элемент Даниэля). При малых токах джоулева теплота, пропорциональная квадрату силы тока, есть величина второго порядка малости и поэтому процесс протекания тока в элементе можно считать термодинамически обратимым. Работа элемента при прохождении через него заряда е равна ei. Уменьшение внутренней энергии равно тепловому эффекту реакции при постоянном атмосферном давлении Q , и уравнение (10.2) дает eS = Qp + Te dS dT)p и [c.179]

Изменение внутренней энергии Ux — lJi равно тепловому эффекту химической реакции в элементе (если бы элемент не производил работу) Uj—Ui —qe —тепловой эффект, отнесенный к прошедшему заряду), так что Qi=ei-qe. При адиабатной работе 2—3 э. д. с. элемента уменьшится на dS% изменится и температура. Пропуская потом ток через элемент от внешнего источника, завершим этот цикл Карно. Работа за цикл равна площади цикла edS, поэтому [c.337]

Предположим, что химическая реакция, происходящая при прохождении тока через элемент, сопровождается изменением объема. Пусть энергия Гельмгольца и объем имеют первоначальные значения Fi, V , а после протекания единицы заряда они равны Fj, К2. Внешнее давление р и температура Т постоянны. Убыль энергии Гельмгольца равна работе на перенесение единицы заряда и на увеличение объема S и p(V2—Vi). Таким образом, F —F2 = i +p(V2 V ), откуда [c.350]

Для того чтобы тело производило работу, его состояние должно изменяться. Однако процесс изменения состояния однородного тела, находящегося во внешней среде с постоянными р и Т, может происходить только в том случае, если его давление и температура не равны р, Т, т. е. если тело не находится в равновесии с окружающей средой. (В более сложных системах с химическими реакциями или фазовыми превращениями состояние системы может изменяться и при неизменных р и Т, равных р и Т. ) Таким образом, в общем случае следует исходить из того, что равновесия между телом и окружающей средой может и не быть, т. е. температура и давление тела не равны температуре и давлению среды Т Т, р ф р, г энтальпия и энтропия тела в начальном и конечном состояниях имеют вполне определенные значения. [c.81]

Так как дифференциал любого из термодинамических потенциалов, взятый с обратным знаком, представляет собой максимальную полезную внешнюю работу, которая может быть в определенных условиях совершена системой при бесконечно малом процессе, то химический потенциал численно равен максимальной полезной работе, отдаваемой в данных условиях системой во вне при обратимом уменьшении массы системы на единицу. Применительно к химическим реакциям химический потенциал представляет собой максимальную полезную работу, которая может быть совершена реагирую- [c.106]

Исследование Карно появилось в то время, когда в науке господствовала теория теплорода. Согласно этой теории теплота рассматривалась как некая неразрушимая субстанция, обладающая свойством перетекать от одного тела к другому (к чему и сводилось явление теплопроводности) и образовывать химические соединения с веществом, выделяя при этой реакции скрытую теплоту. Об эквивалентности теплоты и работы еще никто и не догадывался, хотя уместно заметить, что сам Карно критически относился к гипотезе о неразрушимости теплорода и, по-видимому, был близок к представ- [c.153]

Тепловой эффект реакции. Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением теплоты. В первом случае, т. е. при выделении теплоты, реакции называют экзотермическими, во втором — эндотермическими. Под тепловым эффектом реакции Q понимают количество теплоты, выделяющейся (или поглощающейся) в результате данной реакции, когда реакция протекает при постоянстве двух параметров состояния (Г и Г или Т в р) при условии, что полезная внешняя работа L (в случае постоянных V и Г это будет работа, не связанная с изменением объема) не производится, т. е. и = 0. [c.487]

Если конденсированная фаза состоит из чистых веществ, то ясно, что при химическом равновесии парциальное давление каждой из соответствующих паровых фаз будет равняться давлению насыщения, которое при данной температуре имеет постоянное значение. Поэтому давление паровой фазы будет определяться давлением насыщения и при данной температуре будет иметь постоянное значение. Вследствие этого давления паровых фаз конденсированных реагентов войдут в величину константы равновесия в виде постоянного множителя. Это означает, что конденсированные реагенты фактически не влияют на выражение закона действующих масс равным образом при вычислении максимальной полезной работы реакции следует учитывать только газообразные компоненты. [c.497]

Из уравнения (11-60) следует, что для того чтобы определить АФ (р, Т) для некоторой химической реакции, необходимо осуществить эту реакцию обратимо при постоянных р и Т и измерить получающуюся при этом работу L, которая и будет равна искомой величине [c.237]

Первый закон термодинамики предполагает эквивалентность различных форм энергии например, энергия в форме теплоты, выделившаяся в результате химической реакции или при высвобождении внутриядерной энергии может быть превращена в энергию в форме механической работы, а последняя — в электрическую энергию (универсальная, наиболее удобная форма энергии). Очевидно, при этом неизбежны некоторые потери (теплота от горячих трубопроводов в окружающую сре- [c.38]

На практике работа, получаемая в наиболее экономичных двигателях внутреннего сгорания, едва достигает половины этой максимальной величины, хотя работа, получаемая от свинцового аккумулятора, может достигать 90% такого максимума. Дальнейшее 01бсуждение. проблемы производства работы при химических реакциях будет проведено в гл. 16. [c.129]

По существу малые частицы возникают в большинстве химических реакций, протекающих с выпадением твердой фазы. Многие из таких реакций рассматриваются в обширной литературе по коллоидной химии. Следует особо выделить работу [83 , где приведены рецепты приготовления водных золей TiO. , SiOa, AsgSg, А1(0Н)з, VO5, Au и получены весьма интересные результаты электронно-микроскопического исследования этих коллоидов. Авторы показали, что при химических реакциях образование коллоидных частиц протекает в две стадии сначала возникают шарообразные или бесформенные аморфные агрегации размером от нескольких сотых до нескольких микрон, которые по мере старения распадаются на множество мелких кристаллических частиц, объединенных в цепочечные пли сетчатые структуры. [c.23]

В первой реакции для инициирования необходим свободный атом фтора. Одной из постоянных проблем химических лазеров является разработка методов эффективного получения таких свободных атомов. Возбужденная молекула HF (обозначаемая HF ), возникающая при такой реакции, может находиться в возбужденном состоянии, являющемся верхним уровнем лазерного перехода. Третья реакция выражает переход в нижнее лазерное состояние, которое не заселяется при химической реакции. Оно сопровождается испусканием квантов световой энергии hv. Таким образом, инверсия населенностей возникает автоматически всякий раз после того, как протекает химическая реакция, и в качестве конечного продукта возникают молекулы в возбужденном состоянии. Для инициирования реакции, т. е. для первоначального создания свободных атомов, может потребоваться электрическая энергия, но как только реакция началась, образуются свободные атомы и эти реакции будут непрерывно продолжаться. Наиболее хорошо разработанными лазерами являются лазеры на фтористом водороде, работающие на многих длинах волн, расположенных в диапазоне 2,6...3,6 мкм, а также лазер на окиси углерода, генерирующий на длинах волн около 5 мкм. Химические лазеры, работающие в непрерывном режиме, дают выходную мощность около нескольких киловатт. Они работают без электрического питания, используя смешение втекающих хим,ических компонентов. Такой лазер похож на работающий реактивный двигатель, поскольку рабочая химическая смесь со сверхзвуковой скоростью прокачи- [c.40]

Довольно необычное решение предложил автор так называемого водородного перпетуум мобиле, принципиальная схема которого изображена на рис. 116. Цикл работы этого двигателя состоит из двух стадий-электролитической диссоциации воды и горения гремучего газа, т. е. смеси водорода с кислородом. В стеклянной U-образной трубке с помощью электрического тока, подводимого от аккумулятора к впаянным в ее стенки электродам, вода разлагается на кислород и водород. Продукты расщепления подаются в камеру сгорания, где происходит их соединение с выделением тепловой энергии, преобразуемой на лопатках рабочего колеса турбины в кинетическую энергию вращения. Конденсат возникших при химической реакции водяных паров, отдавая свое тепло, стекает в бак, который обеспечивает постоянство уровня воды в диссоциацион-ном устройстве. Далее турбина приводит в действие электроге- [c.221]

Выше указывалось, что дифференциалы dU, dl, dF и ofZ, взятые с обратным знаком, представляют собой максимальную полезную внешнюю работу, которая может быть совершена системой в определенных заданных условиях при бесконечно малом процессе. Тогда из уравнения (9-48) следует, что химический потенциал будет численно равен максимальной полезной работе, отдаваемой в этих условиях системой во вне при обратимом уменьшении массы системы на едиЕшцу. Применительно к химическим реакциям химический потенциал представляет собой максимальную полезную работу, которая может быть совершена реагирующим телом над внешним объектом при уменьшении массы тела на единицу массы. [c.151]

В последние годы закрутку потока стали широко использовать для интенсификации процесса горения. При создании эффективных фронтовых устройств камер сгорания в воздушно-реактивных двигателях, для стабилизации фронта пламени в различных камерах сгорания, при создании эффективных горелочных устройств, плазмотронов с вихревой стабилизацией все большее применение находят потоки с различной интенсивностью закрутки. Это обусловливает актуальность работ, направленных на понимание и описание термогазодинамики закрученных течений как при окислительно-восстановительных экзотермических химических реакциях, так и в их отсутствие. Необходимо вооружить практику методиками экономного расчета и проектирования технических устройств с закруткой потока, а сами устройства сделать более эффективными и экологически чистыми. [c.7]

Переходя к рассмотрению многофазных систе1М, проанализируем движение одиночной деформируемой частицы. Рассмотрим процессы переноса количества движения, тепловой энергии и массы, а также химические реакции. По многим частным вопросам читателю придется обратиться к работам, посвященным более просты.м системам. В эту главу, однако, будут включены общие предпо-сы.чки II библиография, относящиеся к многофазным системам. Будут изложены дополнительные подробности, касающиеся дина-.МИКИ частиц. Мы надеемся, что обзор физических процессов, наблюдаемых при двия ении деформируемых частиц, облегчит (при соответствующих ограничениях) при.чожение методов, изложенных в гл. 4—10, к пузырьковым и капельным системам. [c.105]

Конвекция и экзотермическая химическая реакция. Известны случаи возникновения естественной конвекции в химических активных средах, возникающей в результате протекания гомогенных химических реакций. В [67, 68] причиной возникновения конвекции служила экзотермическая реакция псевдонулевого порядка. В [69] рассмотрена концентрационная конвекция, вызванная гомогенной химической реакцией произвольного порядка. К этим работам близки работы [70, 71] по численному моделированию концентрационной конвекции при выращивании кристаллов. [c.44]

Теплота химической реакции при р = onst и отсутствии всех видов работы, кроме работы расширения, сжатия, называется тепловым аффектом реакции, как это принято в физической химии. [c.194]

Если в результате химической реакции производится полезная внешняя работа, то количество выделяющейся при реакции теплоты будет, как это следует из общего уравнения (2.9), меньще теплового эффекта реакции на величину, произведенной полезной внешней работы Е [c.488]

При обратимом изотермическо-изохорическом процессе убыль энергии Гельмгольца системы, а при обратимом изотермическо-изобарическом процессе убыль энергии Гиббса системы равна согласно данным раздела 4.1 максимальной полезной внешней работе L. Поэтому можно также сказать, что мерой химического сродства участвующих в реакции веществ является максимальная полезная работа, которая может быть произведена над внешним объектом работы в результате химической реакции между этими веществами при обратимом ее проведении. [c.489]

Взрывные способы возбуждения возмущений. Возмущения в деформируемом теле можно вызвать с помощью взрывчатых веществ (В. В.). Как известно, взрывчатым веществом называют вещество, способное под влиянием внешних воздействий (тепла, давления, механического удара) за короткий промежуток времени полностью или частично превращаться в другие, более устойчивые вещества (больщей частью газообразные). Процесс превращения одного вещества в другие называется взрывом, а образующиеся при этом газообразные вещества — продуктами взрыва. Взрывчатые вещества могут быть детонирующими (характеризуются высокой скоростью реакции и высоким давлением) и воспламеняющимися (характеризуются медленным сгоранием и более низким давлением). Больший интерес представляют детонирующие В. В., находящиеся, как правило, в твердом состоянии и обладающие свойствами упругости, вязкости и пластичности. Сравнительная оценка взрывчатых веществ проводится по фугасному и бризантному действиям. Фугасным действием называется способность В. В. производить разрушающее взрывное воздействие, оно зависит от скоростей расширяющихся газов в области взрыва. Бризантность является мерой дробящего воздействия В. В. Возбуждение взрыва во взрывчатом веществе вызывается каким-либо внешним воздействием и может быть реализовано в одной или нескольких точках с помощью различных детонаторов. Детонация — процесс химического превращения В. В., распространяющийся в виде детонационной волны с большой постоянной скоростью В, измеряемой в тыс. м/с и зависящей от ряда факторов [47, 38]. Процесс взрыва сопровождается высокими давлением и температурой, обладает энергией, освободившейся при химическом превращении В. В. и способной соверщить механическую работу при расширении продуктов взрыва со скоростью [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...