Формулировка закона Гесса

Термический эффект реакции при изобарном и изохорном процессе не находится в зависимости от пути процесса (промежных стадий), а определяется только исходным и конечным состоянием системы (т. е. состоянием начальных и конечных товаров реакции).

Этот основной закон термохимии был установлен Гессом в 1840 году на базе экспериментальных исследовательских работ и является Формулировка закона Гесса следствием первого закона термодинамики.

Подтверждение закона Гесса

Если в системе протекает хим процесс и отсутствуют другие виды работ не считая работы расширения, можно, исходя из (3), записать:

- для изохорного процесса ( ) ,

где dQV - термический эффект реакции при изохорном процессе;

- для изобарного процесса ( ) ,

где dQР - термический эффект реакции при изобарном процессе.

Таким макаром, если Формулировка закона Гесса из данных начальных веществ можно разными способами получить данные конечные продукты, то независимо от вида промежных стадий суммарный термический эффект реакции будет схожим.

К примеру, оксид азота (II) можно получить 2-мя способами (рис. 1):

1) сжигая азот в кислороде конкретно до N2O4 г,

;

2) провести этот процесс в 2 стадии - получить Формулировка закона Гесса сначала оксид азота (I), а потом окислить его до оксида азота (II)

Оба эти пути имеют схожие исходные (N2 (г) и O2 (г)) и конечные состояния (N2O4(г)). Если описанные процессы протекают в схожих критериях (температура, давление), схожих агрегатных состояниях, то согласно закону Гесса можно записать .

Рис. 1.Схематическое Формулировка закона Гесса пояснение

закона Гесса на примере

получения оксида азота (IV)

разными способами

Задачка 2.

Найти характеристики рабочего тела в соответствующих точках безупречного цикла поршневого бензинового двигателя с изохорно-изобарным подводом теплоты (смешанный цикл), если известны давление р1 = 0,135 МПа и температура t1 = 25оС рабочего тела сначала сжатия. Степень сжатия ε = 16,0, степень увеличения давления λ = 2,1, степень подготовительного расширения Формулировка закона Гесса ρ = 1,4.

Найти работу, получаемую от цикла, его тепловой КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла. За рабочее тело принять воздух, считая теплоемкость его в расчетном интервале температур неизменной.

Рис. 1. Безупречный цикл поршневого бензинового двигателя с изохорно-изобарным расширением

Решение:

Точка 1.

р1= 0,135 Мпа, Т1=t1+ 273 = 25 + 273 = 298 К.

Из уравнения состояния газа определяем начальный удельный объем

.

Газовая Формулировка закона Гесса неизменная воздуха, обусловится

,

где mв– молярная масса воздуха, кмоль,mв= 28,96 кмоль.

Тогда

Точка 2.

Процесс 1 – 2 адиабатное сжатие.

где к – показатель адиабаты, для воздуха к = 1,4.

Т2= 298×161,4 – 1= 903,4 К.

Давление в конце адиабатического сжатия определяем из уравнения состояния газа

Точка 3.

Процесс 2 –3 изохорный, т.е. u=const. Тогдаu2=u3= 0,039 .

Давление находим из соотношения

Потому что

Точка 4.

Процесс 3 – 4 изобарный, т.е Формулировка закона Гесса. р = const. Тогда р3= р4= 14×106Па.

Объем и температура обусловятся из соотношения

Точка 5.

Процесс 4 – 5 адиабатное сжатие.

Зависимость меж объемами и температурами запишется в виде

при этом u4=u2×r;u5=u1= 0,63 , то

Давление определяем из уравнения состояния газа для 1 кг.

Работа цикла может быть определена как разность меж работой расширения и Формулировка закона Гесса работой сжатия.

Работа обусловится

l=q1–q2,

где q1– количество теплоты, подводимое к рабочему телу, кДж;

q2- количество теплоты, отводимое от рабочего тела, кДж.

q1=q¢1+q¢¢1= Сu(Т3– Т2) + Ср(Т4– Т3),

где Сu- массовая теплоемкость при неизменном объеме, ;

Ср- массовая теплоемкость при неизменном давлении, .

,

где Формулировка закона Гесса mСu- мольная теплоемкость при неизменном объеме, , для воздухаmСu= 20,93 .

Тогда

;

,

где mСр- мольная теплоемкость при неизменном давлении, , для воздухаmСр= 29,31 .

.

Тогда

q1= 0,72(1901,9 – 903,4) + 1,01(2662,7 – 1901,9) = 1487,3 ;

q2= Сu(Т5– Т1) = 0,72(1004,9 – 298) = 509 .

Работа цикла

Тепловой КПД цикла равен

Определяем изменение энтропии в разных процессах

- для процессов 1 - 2 и 4 - 5

DS1 - 2= 0 иDS4 - 5= 0, т.к. процесс адиабатический;

- для процесса 2 - 3

- для процесса 3 - 4

- для процесса 5 - 1

Контрольный вопрос

В чем смысл Формулировка закона Гесса второго закона термо- динамики?


formuli-i-uravneniya-uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-opd-f-01-osnovi-menedzhmenta-kod-i-nazvanie-disciplini.html
formuli-ispolzuemie-dlya-postroeniya-linejnoj-regressionnoj-modeli.html
formuli-logiki-viskazivanij.html