skan0053 (2)

56 Termodynamika chemiczna

W tab. 3.2 zestawiono wyrażenia, za których pomocą możemy obliczyć Q, W, AU oraz AH dla każdego etapu

Tabela 3.2

Etap	AU	O	W	AH
1-3	n C_V(T₃ - 7j)	nC_v(T₃-T,)	0	ⁿ C_p(T₃ - 7])
3-4	ⁿ Cy{T.4 - T₃)	nC_p(T₄-T₃)	-P3(V₂-V,)	n C_p (Tą - T₃)
4-2	U Cy{T'i - Tą)	n Cy{Ty - Tą)	0	ⁿ C_p(T] - Tą)
I	0	uR{Tą-T₃)	-Piiy.2-v{)	0

W ostatnim wierszu tab. 3.2 umieszczono sumaryczne efekty przemiany 1-2 drogą 1—3—4—2. Zarówno energia wewnętrzna, jak i entalpia są funkcjami stanu, toteż AU i AH są takie same jak w przemianie odwracalnej {AU = 0 i AH = 0). Pracę sprężania przeciwko stałemu ciśnieniu (pole V_]-3-4-V₂ na rys. 3.2) i oddane przy tym ciepło obliczymy z równań

W = -p₃(V₂- Pj) = -200 • 10⁵(0,6197 - 0,7436) • 10^-3 = 2478 J,

Q = nR(T₄- T₃) = p₃(V₂- V,) = -2478 J. ■

Zależność między AH i AU wynika z definicji (3.6)

AH=AU + A(pV). (3.21)

Zależność ta dla reakcji, w przybliżeniu gazu idealnego i zakładając stałość temperatury, przyjmie postać

AH_T = AU_r + An_gRT, (3.22)

gdzie sumowaniu podlegają jedynie współczynniki stechiometryczne reagentów gazowych (ze znakiem (+) dla produktów i znakiem (-) dla substratów):

V_!T;l7 nrnrl

gaz.prod

gaz.substr

(3.23)

Należy podkreślić, że współczynniki stechiometryczne są liczbami bezwymiarowymi, natomiast AH_X i AU_X mają wymiar [J • mol^-1], [cal • mol^-1]. Podając wartość AH_X albo AU_X należy więc dokładnie określić równanie reakcji, z zaznaczeniem stanu skupienia reagentów, ich stężeń początkowych, temperatury i ciśnienia. Jeżeli żaden z reagentów nie jest gazem, można przyjąć bez większego błędu, że AH_X = AU_X.

Proces adiabatyczny przebiega w warunkach braku wymiany ciepła między układem i otoczeniem (układ izolowany). Gdy <9_ci = 0 i Q = 0, to, zgodnie z I zasadą termodynamiki, praca adiabatycznego rozprężania gazu idealnego wynosi