"> де - тепловий ефект хімічної реакції при температурі Т;
- різниця теплоемкостей продуктів реакції і вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів.
(3)
Для розрахунків необхідно знати залежність теплоємності від температури для вихідних речовин і продуктів реакції, відображену рівнянням (4):
, (4)
де? ,? ,?- Коефіцієнти, які визначаються дослідним шляхом.
Підставляємо в рівняння (4) значення з таблиці 1:
,
,
,
.
При температурі 1356 К, що входить в інтервал розрахунку, мідь зазнає фазове перетворення першого роду.
Питома теплоємність міді в рідкому стані:
.
З рівнянь (3), (4) випливає:
, (5)
де,, - різниця коефіцієнтів? ,? ,? продуктів реакції і вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів.
, (6)
, (7)
. (8)
Для процесу, що проходить в інтервалі температур 298-1356 К, отримаємо різницю коефіцієнтів? ,? ,?:
.
.
.
Згідно з виразом (5), рівняння залежності теплоємності від температури, в інтервалі температур 298-1356 К, виглядає наступним чином:
.
Аналогічно проводимо обчислення залежності теплоємності від температури, в в інтервалі температур 1356-1500 К, враховуючи рівняння температурної залежності питомої теплоємності міді при температурі фазового переходу.
.
.
.
Рівняння теплового ефекту хімічної реакції, з урахуванням фазового переходу, буде мати вигляд:
, (9)
Проинтегрировав рівняння (9) і підставивши числові значення температур, отримаємо:
(10)
де
Підставляючи решта числові значення, отримаємо:
Значення теплового ефекту хімічної реакції. Це означає, що в ході реакції виділяється тепло. Процес є екзотермічним.
3. Розрахунок зміни ізобарно-ізотермічного потенціалу
Критерієм принципової здійсненності процесу при постійному тиску і температурі є зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса).
(11)
де - зміна ентальпії;
- зміна ентропії.
Умова принципової здійсненності процесу, тобто можливості протікання реакції в прямому напрямку без витрати енергії, є нерівність. Нерівність свідчить про неможливість протікання процесу. Ознакою завершеності процесу та встановленні термодинамічної рівноваги в системі є умова.
Для початку розрахуємо величину - різниця стандартних абсолютних ентропій продуктів реакції і вихідних речовин з урахуванням їх стехіометричних коефіцієнтів:
. (12)
.
Рівняння для з урахуванням фазового переходу буде мати вигляд:
, (13)
де=- зміна енропіі при фазовому переході.
Попередньо проинтегрировав рівняння (13), підставимо числові значення:
.
Рівняння зміни енергії Гіббса має вигляд:
. (14)
Розрахуємо дану величину:
.
Зміна енергії Гіббса при 1500К:
Можливий мимовільний процес в прямому напрямку.
Висновок
Проведено розрахунок хімічної реакції.
Реакція протікає з виділенням тепла і є екзотермічної, оскільки D Н lt; 0.
Реакція термодинамічно можлива в області температур починаючи з 298К до 1500К, тому що в цій області температур енергія Гіббса DG lt; 0.
Список використаних джерел
1 Короткий довідник фізико - хімічних величин/К.П. Міщенко [и др.]; під ред. А.А. Равделя;- Л .: Хімія, 1983. - 232 с.
