Изменение энергии при химических реакциях

И. Изменение энергии при химических реакциях [c.62]

В этом случае пластическое деформирование может привести к изменению величины свободной энергии материала за счет изменения его структуры, что в известной степени аналогично изменению свободной энергии при химических реакциях. [c.442]

Уравнение изотермы химической реакции позволяет вычислить изменение свободной энергии при химической реакции АО и на этой основе судить о возможности и направлении обратимой реакции. [c.10]

Если водород, растворяясь, образует с металлом устойчивый гидрид, то выделение энергии при химической реакции может компенсировать затрату энергии на процесс диссоциации молекул газа и общее изменение энтальпии при растворении будет меньше нуля (АЯ<0). В таких случаях растворимость водорода 8 металлах снижается при повышении температуры. [c.231]

Для наглядности изменение потенциальной энергии при химической реакции можно изобразить графически (фиг. 1). Для того чтобы произошла химическая реакция, молекулы должны обладать некоторой минимальной энергией Ей необходимой для [c.7]

Изменение энтальпии в результате химической реакции реагентов в их естественном состоянии при 25 °С и 1 атм до продуктов также в их естественном состоянии при 25 С и 1 атм называется стандартной теплотой реакции при 25 С. Хотя стандартные теплоты реакции для всех возможных реакций не приводятся, изменение энергии при реакции может быть вычислено, если стандартная теплота образования или стандартная теплота сгорания известна для каждого отдельного исходного вещества и продукта реакции. [c.62]

Второй способ связан с выбором в качестве независимых переменных количеств (или масс) составляющих веществ. Слагаемые в этом случае учитывают в явном виде изменения энергии при изменениях в химическом составе системы. Эти изменения могут происходить как за счет химических реакций внутри системы, так и в результате переноса веществ через граничную поверхность, т. е. причина изменений в химическом составе системы остается неясной и она должна быть указана вначале. Этот способ принципиально отличается от первого тем, что величины п в отличие от п являются внутренними пе- [c.69]

Выделение энергии при химическом взаимодействии элементов связано лишь с изменением электронных оболочек, окружающих атомные ядра. Чтобы разобраться в ядерных реакциях, отправимся дальше, в глубь ядер, [c.7]

Напишем теперь условия на трехмерной поверхности сильного разрыва S, расположенной внутри четырехмерного объема F4 сплошной среды. Примем, что на основании предварительных исследований и соответствующих гипотез все внешние воздействия на среду, распределенные по S, включены в 617 (например, изменение аддитивной постоянной Цо и, в частности, тепловыделение при химических реакциях на фронте горения или детонации или поглощение энергии на различного рода разрывах сплошности вдоль S иногда можно рассматривать как внешние воздействия эти же эффекты можно трактовать как внутренние процессы, усложняя и изменяя плот-ность лагранжиана Л и, в частности, выделяя вариации соответствующего добавочного поверхностного интеграла по поверхности разрыва S). [c.483]

Мы видели, что две системы, способные обмениваться энергией, находятся в равновесии при равенстве своих температур. А что можно сказать об условии равновесия систем, способных обмениваться частицами Здесь нужно найти новое условие равновесия, которое потребует введение химического потенциала. Таким путем мы сможем рассмотреть изменение концентрации частиц во внешних электрическом, магнитном и гравитационном полях (см. гл. 11) и обсудить условия равновесия при химических реакциях (см. гл. 21). [c.67]

Будем постулировать, что при химических реакциях полное количество энергии остается постоянным, энергия только переходит из одного вида в другой. Полная скорость изменения энтальпии и кинетической энергии в единице объема при химических превращениях равна нулю. [c.101]

Рассмотрим при постоянной температуре и давлении изменение энергии Гиббса АО для обратимой химической реакции между веществами, взятыми в произвольных концентрациях [c.271]

Катализ и катализаторы. Катализом называется процесс изменения энергии активации с целью изменения скорости химических реакций при той же температуре путем введения в реакционную среду катализаторов. [c.297]

Отсутствие сведений о константе So создает для практической термодинамики большие неудобства, чем неизвестный уровень отсчета энергии вещества. Действительно, пусть некоторая система переходит из состояния а в состояние р. Этот переход может означать химическую реакцию, фазовое превращение или какой-либо иной процесс, при котором изменяется химический или фазовый состав системы. Изменение внутренней энергии AU в этом процессе можно выразить через энергии состояний [c.55]

Основное свойство времени - это его трансформация в энергию при взаимодействии с пространством. Возможно обратимое выделение времени при насыщении пространства энергией, что чрезвычайно важно в обоих случаях происходит изменение мерности пространства. Доказательства этого очевидны. Например, внесение тепловой энергии в химический реактор ускоряет время протекания реакции. При замораживании, то есть при отборе тепловой энергии, процессы распада, старения и диссипации замедляются (эффект холодильника). [c.46]

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]

Массовая и объемная теплоемкости сырья и продуктов с и ср также не являются термодинамическими свойствами. Их отличие от свойств усугубляется тем, что обычно к теплоте, расходуемой собственно на изменение внутренней энергии продукта, которое проявляется в виде изменения его температуры, добавляют теплоту фазовых превращений. Некоторые из этих превращений происходят по-разному нагревается или охлаждается продукт (явление теплового гистерезиса). Добавление теплоты фазовых превращений резко изменяет эффективное значение с или ср. Для разных продуктов эти скачки происходят при разных температурах, особенно заметны они при замораживании продуктов, Естественно, что при этом добавляется теплота физико-химических превращений и химических реакций. Тем не менее обычно считают, что теплоемкость обладает свойством аддитивности (многочисленные эксперименты подтверждают это). [c.19]

Движущей силой реакции окисления металла кислородом является изменение свободной энергии системы, обусловленное образованием оксида в результате химической реакции. Протекание химической реакции в данном направлении при постоянном давлении и температуре самопроизвольным путем возможно лишь тогда, когда свободная энергия системы в исходном состоянии больше, чем в конечном. состоянии. Таким образом, свободная энергия системы кислород — металл должна быть больше свободной энергии оксида металла, только в таком случае возможно окисление металла. Если система находится в равновесном со- [c.44]

Известно [7, 8], что при протекании химической реакции на границе раздела твердой и жидкой фаз происходит снижение межфазной энергии и ее изменение определяет характер растекания. В наших системах (жидкий окисел—тугоплавкий металл) процессы химического взаимодействия на контактной границе играют очень важную роль. [c.311]

Если рассматривать ряд однотипных процессов термического разложения, приводящих к образованию одних и тех же продуктов, то они характеризуются одинаковым изменением А8. Очевидно, что для таких реакций будет справедливо правило чем больше энергия связи (АН), тем более устойчива система. Поэтому с точки зрения термодинамики при создании термостойких композиционных материалов важна реализация таких химических реакций, которые приводили бы к образованию более прочных связей. [c.185]

Иначе обстоит дело с энергией упругих микроискажений кристаллической решетки, вызванных пластической деформацией тела. Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [16]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо мал, деформационный сдвиг равновесного потенциала может быть вычислен по величине изменения энтальпии, запасенной вследствие пластической деформации тела. [c.24]

Если в электрохимической системе химическая реакция совершается обратимо и изотермически, то изменение свободной энергии системы в ходе процесса характеризуется при постоянном давлении и температуре величиной Изменение свободной энергии (свободной энтальпии) данной реакции равно максимально полезной ее работе ах - Работа определяется произведением фактора интенсивности (для электрохимических 60 [c.60]

Состояние равновесия, устойчивое в малом и неустойчивое в большом, аналогично относительно устойчивому, так называемому метастабильному состоянию многочастичных (например, молекулярных) систем ). Метаста-бильными являются пересыщенное состояние пара, полученное путем его охлаждения или сжатия, аморфное (стеклообразное) состояние переохлажденной жидкости сложного химического строения, состояние смеси веществ, химическая реакция между которыми задержана низкой температурой, и т. п. Наиболее устойчивым при данных внешних условиях является другое состояние системы, для достижения которого требуется преодоление более или менее высокого энергетического барьера. Можно представить себе, что в простейшем случае при данных условиях соответствующая термодинамическая функция Е каждой частицы системы имеет график, показанный на рис. 18.68, а в роли функции Е выступает свободная энергия, если заданы температура и объем системы, или термодинамический потенциал, если заданы температура и давление. Минимум функции Е в точке А соответствует метастабильному состоянию, а более глубокий минимум в точке В — наиболее устойчивому состоянию. Частица системы ввиду того, что ее энергия имеет случайные отклонения от среднего значения (флуктуации), может преодолевать барьер между состояниями А к В и переходить из одного состояния в другое. Поскольку АЕ < АЕ (см. рис. 18.68, а), то вероятность перехода частиц из состояния А в состояние В выше вероятности обратного перехода. Таким образом, при данных условиях имеется тенденция к переходу многочастичной системы из относительно устойчивого состояния в наиболее устойчивое. Все же метастабильное состояние может существовать довольно продолжительное время, а иногда и практически неограниченно долго. Так, для многих полимеров образование кристаллической фазы из переохлажденной жидкости связано с преодолением столь высоких барьеров, что аморфное состояние сохраняется без видимых изменений десятки лет. [c.406]

Анализ геологических и палеонтологических данных показывает, что наша планета облучалась столь же интенсивной солнечной радиацией, как и сейчас, по крайней мере 500 миллионов лет. На основе астрономических данных можно сделать заключение, что, вероятно, с Солнцем практически не происходило никаких заметных изменений в течение около 5 миллиардов лет, то есть со времени образования Солнечной системы. Эти факты, а также примерная масса Солнца, известная ученым еще в XIX веке, вызвали различные гипотезы о природе солнечной энергии. Достаточно произвести несложные подсчеты, чтобы убедиться, что источником этой энергии не могут быть химические реакции, происходящие при сгорании таких обычных горючих, как уголь или нефть. Например, если предположить, что вся масса Солнца состо- [c.91]

Из уравнения (1) видно, что подведенное к открытой фазе внешнее тепло, при бесконечно малом изменении состояния фазы, расходуется на изменение внутренней энергии dU, производство механической работы PdV, возникновение диссипативных эффектов молекулярного трения а 1 д сс, химических реакций и тепло за счет массообмена [c.149]

ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО - термин, применявшийся для обозначения причины, побуждающей вещества к химич. взаимодействию, а также силы, удерживающей разнородные элементы в соединении в наст, время представляет лишь историч. интерес. Количеств, мерой Х.с. служит стандартное изменение свободной энергии при хнмич. реакции. См, также Берт.ю — То.мссна п]>инцип. [c.378]

Релаксационный процесс может оказывать существенное влияние на параметры течения, если время релаксации сравнимо с характерным газодинамическим временем, а изменение энергии, связанное с ЭТИЛ1 релаксационным процессом, составляет значительную часть от общего изменения энергии. При течении в сопле высоко-темиературно смеси с температурой торможения < 4500 К наиболее существенным является неравновесное протекание химических реакции, вклад которых в общую энергию смеси соизмерим с вкладом колебательных степеней свободы, а времена релаксации для них, как правило, на одип-два порядка больше времен релаксации для колебательных степеней свободы молекул. Это видно [c.257]

Численные значения поступательных, вращательных, колебательных и электронных энергетических уровней, определенных по спектроскопическим данным или вычисленных с помощью квантовой механики, обычно выражают относительно самого низкого или основного уровня молекулы. Если такие значения используют для вычисления внутренней энергии, полученная внутренняя энергия представляет собой избыточную энергию относительно основного состояния системы, когда все частицы находятся на самом низком энергетическом уровне при температуое абсолютного нуля. Для процессов, в которых общее число частиц данных молекулярных объектов остается постоянным, изменения внутренней энергии могут быть вычислены без сведений об основном состоянии. Однако если число частиц данных молекулярных объектов изменяется, как в химической реакции, то для вычисления изменения внутренней энергии процесса должна быть известна разность между основными состояниями различных соединений. [c.115]

Таким образом, термодинамический эффект, вызванный изменениями количеств веществ в системе, можно вырааить тремя способами. Вонпервых, его можно представить как сумму эффектов от каждого из компонентов системы. Независимыми переменными в этом случае служат количества (или массы) компонентов, и вклад каждого из них о внутреннюю энергию системы записывается в виде ifdrtf. Этот способ описания пригоден для процессов в открытых системах. Вопрос о химическом равновесии внутри системы при нем остается невыясненным. Так функции и(S, V, п) или U(T, V, п) могут относиться как к химически равновесной системе, так и к системе, в которой нет химических превращений веществ. Обе эти возможности должны указываться заранее при формулировке задачи. Последнее замечание относится и к описанию процессов в закрытых системах, у которых все внешние переменные п фиксированы и поэтому обычно не включаются в набор аргументов термодинамических функций. Например, уравнение состояния (2.1) в виде Р = Р(Т, V) справедливо как для химически равновесной смеси веществ, так и для гомогенной системы без химических превращений. Общие выражения (2.2) —(2.7) для частных производных одинаковы в обоих случаях, о численные значения термических коэффициентов av, Pv и других свойств при наличии химических реакций и без них могут существенно различаться. Наглядный пример этого — уравнения (5.30), (5.31). [c.69]

Многофотонное возбуждение молекул требует очень мощного излучения (10 МВт/см и более) и стало возможным только после создания лазеров. Монохроматичность лазерного света позволяет также до известной степени управлять фотохимическими реакциями. Дело в том, что для протекания многих реакций важно возбудить какую-то определенную степень свободы молекулы или небольщую их группу. При нагревании в силу закона равного распределения энергии возбуждаются все степени свободы. В противоположность этому, освещение монохроматическим светом позволяет воздействовать на ту степень свободы, которая активна в смысле интересующей нас химической реакции. Таким способом удается, например, осуществлять реакции, которые при общем нагревании не возникают из-за наличия других реакций, обладающих меньшей энергией активации. Изменением интенсивности облучения реагирующей смеси можно контролировать скорость протекания химических процессов и т. п. [c.669]

Химическая термодинамика занимается изучением химических процессов с термодинамической точки зрения и в отличие от технической рассматривает явления, в которых происходят знутрп-молекулярные изменения рабочего тела при сохранении гтомами молекул своей индивидуальности. Образование новых веществ (рабочего тела) или разложение веществ осуществляется в результате химической реакции. Для химического процесса характерно изменение числа и расположения атомов в молекуле реагирующих веществ. В ходе реакции разрушаются старые и возникают новые связи между атомами. В результате действия сил связей шэоисхо-дит выделение или поглощение энергии. Энергия, которая может проявляться только в результате химической реакции, называется химической энергией. Химическая энергия представляет собой часть внутренней энергии системы, рассматриваемой в момент химического превращения, ибо в запас внутренней энергии входит не только кинетическая и потенциальная энергия молекул, но и ншергия электронов, энергия, содержащаяся в атомных ядрах, лучистая энергия. Отличительным признаком химической реакции является изменение состава системы в результате перераспределения массы между реагирующими веществами в изолированной системе. Если же система не изолирована от окружающей среды, то свойства ее должны зависеть также от количества вещества, введенного в систему или выведенного из нее. Если, например, в калориметрическую бомбу поместить смесь из двух объемов водорода и одного объема кислорода (гремучий газ), то, несмотря на отсутствие теплообмена, происходит реакция с образованием водяного пара [c.191]

Одна из современных конструкций газодинамического органа управления основана на принципе изменения направления вектора силы тяги основного двигателя путем впрыска жидкости или вдува газа в сопло (рис. 1.9.11,е). Механизм возникновения управляющего усилия состоит в следующем. Поток жидкости или газа, подводимый в сверхзвуковую часть сопла через отверстие 1, взаимодействует со сверхзвуковым потоком газообразных продуктов сгорания топлива и, отклоняясь, от первоначального направления, течет в область 2. При обтекании основным потоком этой области образуется скачок уплотнения 3, за которым происходит поворот потока и, как следствие, повышение давления. В результате возникает управляющее усилие Рр. Изменяя расход жидкости, впрыскиваемой в сопло,можно регулировать величину управляющей силы.Впрыск жидкости через различные отверстия, расположенные по окружности поперечного сечения сопла, позволяет обеспечить необходимое направление этой силы. Особенность рассматриваемого рулевого устройства состоит в том, что возникновение управляющего усилия практически происходит без уменьшения тяги основного двигателя. Объясняется это тем, что снижение тяги вследствие потери механической энергии потока газа при переходе через скачок уплотнения компенсируется ее возрастанием благодаря увеличению массы истекающих газов. Более того, тягу можно несколько увеличить, если в качестве впрыскиваемой жидкости применить окислитель, который, вступая в химическую реакцию с недогоревшим топливом, увеличит полноту сгорания. Достоинством рулевого устройства является отсутствие в нем дополнительных подвижных элементов двигателя или сопла,, что упрощает конструкцию и делает его более надежным в эксплуатации. [c.86]

В заключение этого пункта отметим, что закон сохранения барионного заряда принимает более простую форму при переходе к низким энергиям столкновений. В нерелятивистской ядерной физике нет процессов рождения нуклон-антинуклонных пар и превращения нуклонов в гораздо более тяжелые частицы — гипероны. Поэтому закон сохранения барионного заряда становится законом сохранения числа нуклонов (т. е. массового числа А). Если же мы перейдем к еще более низким энергиям, не превышающим, скажем, нескольких кэВ, то мы попадем в область атомной физики, физики агрегатных состояний и химических реакций. Во всех этих явлениях не только сохраняется число нуклонов, но и не происходит никаких ядерных превращений, т. е. не меняются ядерные дефекты массы. Изменения же масс покоя за счет химических энергий связи ничтожны и лежат вне пределов точности измерений масс. Поэтому в нерелятивистской физике закон сохранения барионного заряда переходит в закон сохранения суммарной массы. [c.289]

Хим пческие реакции могут сопровождаться выделением или поглощением энергии в различных формах — в форме теплоты, электрической энергии или света, механической энергии и др. Нами будут рассмотрены только химические реакции, происходящие с поглощением теплоты (эндотермические реакции) или с его выделением (экзотермические реакции). При этом, как и в случае фазовых переходов первого рода, химические превращения неразрывно связаны с процессом теплообмена. Зачастую химические реакции сопровождаются фазовыми изменениями. [c.349]

Химико-мехаиическпе ХПЭ. Прямое превращение химической энергии в механическую в обратимом термодинамическом процессе возможно при протекании химических реакций с изменением числа молей газообразных реагентов в ящике Вант-Гоффа — сосуде, разделенном полупроницаемыми перегородками, через которые происходит обратимое смешение исходных реагентов и обратимое разделение конечных (продуктов реакции). Поскольку для газов, участвующих в подобных реакциях горения, полупроницаемые перегородки пока неизвестны (кроме На), принцип этот остается технически нереализуемым. [c.138]

Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [14]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо малТ дёфбрмационный" сдвиг [c.26]

Химические реакции принадлежат к термически активируемым процессам, поэтому принято относить результат механического воздействия к изменению энергетического активационного барьера химической реакции. При этом предположение о линейной зависимости уменьшения аррениусовской энергии активации (энергетического барьера) термически активируемого процесса от величины растягивающего напряжения обычно вводится произвольно (теории ползучести металлов, уравнения долговечности полимеров и т. д.) или в лучшем случае как первое приближение разложения неизвестной зависимости в ряд Тэйлора. Формализм такого подхода не позволяет раскрыть физический смысл коэффициентов в соответствующих уравнениях (в том числе активационного объема) и более того приводит к противоположному результату при замене растягивающих напряжений сжимающими (вопреки эксперименту) растяжение подлежащей разрыву химической связи увеличивает мольный объем веществ в активирован-i HOM состоянии и согласно классическому уравнению Вант-Гоффа для зависимости константы скорости реакции от давления сжимающее давление должно тормозить реакцию, т. е. сдвигать химическое равновесие в сторону рекомбинации связей. [c.4]

Весьма перспективно применение вакуумных ионно-плазменных методов — с ионным распылением и азотированием, методов КИБ, ПУСК, РЭП, распыление моноэнергетическими пучками ионов, с помощью магнетрон-ных распылительных систем. Износостойкие покрытия из нитридов, карбидов, окислов, сложных соединений, алмаза и др., а также антифрикционные покрытия из халькогенидов металлов, полимеров и других материалов наносятся при помощи реактивных методов с участием плазмо-химических реакций. Особенно перспективно применение указанных методов к прецизионным парам, насосам, топливной аппаратуре, газовым подшипникам, гидроприводу, точным направляющим и устройствам. Для обработки поверхностного слоя материала в целях повышения износостойкости используется ускоренный поток ионизированных атомов с энергией 100— 200 кЭВ в вакууме, с глубиной проникновения ускоренных ионов 0,1 мкм. Ионная имплантация применяется также для изменения триботехнических свойств, повышения коррозионной стойкости и прочности сцепления покрытия с основой. [c.200]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...