Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2

21 
Дәріс №4. Жылу эффектісінің температураға тәуелділігі 
1. Қысым мен көлем тұрақты болған кездегі химиялық реакциялардың жылу 
эффектілері. Qp және Q
V 
өзара
 
байланысы.
2. Шын және орташа жылу сиымдылығы. Тұрақты көлемдегі С
V
және қысымдағы C
P
 
жылу сиымдылығы. Газ және қатты заттардың сиымдылық теориясы.
3.Жылу эффектісінің температураға тәуелділігі. Кирхгоф теңдеуі 
Қысым мен көлем тұрақты болған кездегі химиялық реакциялардың жылу 
эффектілері. Qp және Q
V 
өзара
байланысы. Гесс заңы.
Термодинамиканың бірінші заңының химияда қолданылуы. 
Химиялық реакция кезіндегі жүйедегі компоненттердің мольдік сандары 
өзгереді. Сондықтан химиялық реакция өткенде жүйенің ішкі энергиясы қысым, көлем 
және температураға тәуелді болуымен қатар реакцияға қатысатын компоненттердің моль 
сандарына да тәуелді 
U = U(V,T,n) 
Ішкі энергияның толық дифференциалы 
dU = (∂ U / ∂T) v,ndT + (∂U / ∂V) т,ndV + (∂U / ∂n) v,тdn 
Егер жүйеде Т = const және P = const болса 
(∂U / ∂n)р,т (∂U / ∂V)т,n · (dV / dn)p,т + (dU / dn)v,т 
Энтальпия H = U + PV, оны дифференциалдағанда
(dH / dn)p,т =(dU /dn)p,т + P(dV / dn)p,т 
(4)-теңдеуі (3)-теңдеуге қойсақ 
(dH / dn)p,т =(dU /dn) v,т + (∂U / ∂V)т,n + P(dV / dn)p,т 
Заттың бір молі өзгеріске ұшырағанда жүйе көлемінің өзгеруі
ΔV = (dV / dn) p,т 
Егер V = const болса: dQv=(dU)v,т=(dU / dn)v,Tdn
Qv = (ΔU)v,т=(dU / dn)v,тΔn 
Егер Δn = 1 болса:
Qv = (dU / dn)v,т
Дәл осылайша
Qp = (dU / dn)p,т 
Екенін де көрсетуге болады.
(6), (8) және (9)- теңдеулерді (5)-теңдеуге қойсақ: 
Qp=Qv+[(dU / dV)т + P] ΔV
ΔH=ΔU+[(dU / dV)т + P] ΔV 
Реакция қатты немесе сұйық заттардың қатысуымен өтетін болса, оны 
конденсацияланған жүйе деп атайды. Мұнда көлем өзгерісі өте аз. Сондықтан ΔН≈ΔU деп 
есептеуге болады. Химиялық реакция газ заттар қатысында болса, тұрақты қысым және 
тұрақты температура жағдайында көлемнің өзгерісі көп, өзгерісін идеал газдардың күй 
теңдеуінен табады: ΔV = ΔνRT / P 
Δν – реакция нәтижесінде газ заттардың моль санының өзгерісі. Идеал газ үшін (∂U / 
∂V) т = 0. Олай болса (11) және (12)-теңдеулерден
ΔН = ΔU + PΔV 
ΔH = ΔU + ΔνRT 
Осыдан тұрақты қысымда және тұрақты көлемде өтетін реакциялардың жылу 
эффектілері ΔH пен ΔU тең еместігін көреміз.Олардың айырымы реакцияға қатысатын 
заттардың мольдерінің өзгеруінен пайда болатын жұмысқа P·ΔV тең. Химиялық 
реакциялардың эндотермиялық немесе экзотермиялық болуы реакция кезінде жылудың 
сіңірілуі немесе бөлінуімен байланысты. Эндотермиялық реакция нәтижесінде газ 

22 
заттардың моль саны азаятын болса, жүйеде сығылу жұмысы жасалады, соған байланысты 
ΔH < ΔU. Ал экзотермиялық реакцияда керісінше ΔH > ΔU.
Химиялық реакция нәтижесінде газ заттардың көлемі ұлғаятын жағдайда
(PΔV)>0, эндотермиялық реакциялар нәтижесінде үшін ΔH < ΔU, ал экзотермиялық 
реакциялар үшін ΔH > ΔU. Егер газ заттардың моль саны өзгермейтін, яғни Δν =0 болса, 
онда ΔН = ΔU. Мысалы, аммиактың ыдырау реакциясы эндотермиялық реакция: 
2NH(газ)→3H +N, реакция нәтижесінде ΔV=V – V = (3+1)-2 =2, яғни жүйенің көлемі 
ұлғаяды, олай болса ΔH > ΔU. 
Судың түзілу реакциясы экзотермиялық реакция: 
2Н + О↔2НОН (газ) 
Мұнда ΔV= 2-(2+1) = -1, яғни реакция нәтижесінде жүйе сығылады, сондықтан ΔH < 
ΔU. 
Иодсутегі алу реакциясында газдардың көлемі өзгермейді:
Н + I(газ)↔ 2НI(газ) 
Бұл реакция эндотермиялық және ΔV =0, демек ΔН = ΔU. 
Сонымен тұрақты қысымда Qp = ΔH, ал тұрақты көлемде өтетін процестерде Qv 
=ΔU. Ішкі энергия және энтальпия термодинамикалық функциялар,яғни күй 
фйункциялары. Олардың өзгерістері жүйенің бір күйден екінші күйге келу жолдарына 
тәуелсіз, алғашқы және соңғы күйлеріне байланысты. Олай болса Qp және Qv (химиялық 
реакцияның 
жылу 
эффектілері) 
реакцияның 
жүру 
жолына 
тәуелсіз. 
Бұл 
термодинамиканың бірінші заңынан тікелей шығатын салдар. Оны Гесс заңы деп атайды. 
Бұл заңды 1836 ж тәжірибе жолында ашқан орыс ғалымы Г.И.Гесс. Гесс заңы былай 
оқылады: 

жүктеу/скачать 4,58 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: