Barcha kimyoviy jarayonlar issiqlik chiqishi yoki yutilishi bilan

Barcha kimyoviy jarayonlar issiqlik chiqishi yoki yutilishi bilan
ro‘y beradi. Kimyoviy reaksiyalarda ajralib chiqadigan yoki yutiladigan
issiqlik miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deyiladi. Issiqlik chiqishi
bilan boradigan reaksiyalar ekzotermik (QO, HO), issiqlik yutilishi QO, HO) bilan boradigan reaksiyalar endotermik reaksiyalar
deyiladi.
Reaksiyalarning issiqlik effektlarini o‘rganadigan bo‘lim termokimyo deyiladi.
Issiqlik effekti ko‘rsatilgan reaksiya tenglamalari termokimyoviy
tenglamalar deb ataladi. Reaksiyaning issiqlik effekti moddalarning
tabiatiga, agregat holatiga va sharoitga bog‘liq. Reaksiyalarning
issiqlik effektlari bir xil standart sharoitda o‘rganiladi.
Standart sharoit deganda 298 K (25°C) harorat va 101,325 kPa
bosim tushuniladi.
Termokimyoviy tenglamalarda moddalarning
agregat holatlari ko‘rsatilib, bunda kasrli koeffitsiyentlar ham ishlatish
mumkin:
2H (g) O (g) 2H O(s) 571,6kJ 2  2  2 
H g O (g) H O(s) 285,8kJ
2
1
( )
2  2  2 
H g O (g) H O(g) 241,0kJ
2
1
( )
2  2  2 
N (g) O (g) 2NO(g) 180,5kJ 2  2  
N g O (g) NO(g) 90,25kJ
2
1
( )
2
1
Termokimyoning asosi G.I.Gess (1841 y.) qonunidan iborat bo‘lib,
u quyidagicha ta’riflanadi:
Reaksiyaning issiqlik effekti reaksiyada ishtirok etuvchi moddalarning boshlang‘ich va oxirgi holatlarigagina bog‘liq bo‘lib,
jarayonni qaysi usulda olib borishga bog‘liq emas.
Masalan:
C(grafit) O (g) CO (g); H 396,1k
Bu jarayon ikki bosqichda amalga oshirilishi mumkin. Uglerod
grafit holatidan CO gacha oksidlanishi va ikkinchi bosqichda CO ning
CO2 gacha oksidlanishi:
C grafit O (g) CO(g); H 110,5kJ
2
1
( )  2   2  
CO g O (g) CO(g); H 285,5kJ
Bu yerda dastlabki va oxirgi moddalarning holatlari bir xil bo‘lgani
uchun:
H1  H2  H3
Tajribalar jarayonida  H1 va H2 juda oson aniqlanishi mumkin.
H3 esa Gess qonuni asosida hisoblab topiladi:
H3  H1  H2  396,0  (110,5)  285,5
Reaksiyaning issiqlik effekti sistema ichki energiyasi va entalpiyasi
o‘zgarishi natijasidir. Sistemaning ichki energiyasi uning barcha energiyalari yig‘ndisi bo‘lib, unga moddani tashkil etgan atom va molekulalarning ilgarilanma, aylanma harakatlari hamda yadro va elektronlarning energiyalari va hokazo barcha energiyalar kiradi. Ichki
energiyaning mutlaq qiymatini o‘lchab bo‘lmaydi, faqat uning o‘zgarishi
( U) ni o‘lchash mumkin
Termodinamikaning I qonuniga muvofiq sistemaning ichki energiyasi atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi bo‘lguniga qadar o‘zgarmas bo‘ladi.
Agar sistemaga tashqaridan qo‘shimcha issiqlik energiyasi
(Q) berilsa, sistema bir holatdan ikkinchi holatga o‘tadi. Yutilgan
issiqlik miqdori sistema ichki energiyasining o‘zgarishiga va tashqi
kuchlarga qarshi bajarilgan ishning yig‘indisiga teng bo‘ladi:
2 1 2 1 Q  (Q  Q )  U  A; U U U
Bajarilgan ish esa, sistema bosimi doimiyligida :
; ( ); A p V p V2 V1 p  const    
( ) ( ) ( ) ( ); Qp
 U  p V2 V1 U2 U1  p V2 V1  U2  pV2  U1  pV1
;
;
;
2 1
2 2 2
1 1 1
Q H H H
U pV H
U pV H
p    
 
 
H U  pV;H  U  pV.
H – kattalik entalpiya deb ataladi.
Entalpiyani kengaygan sistemaning energiyasi deyish mumkin.
O‘zgarmas bosimda boradigan kimyoviy reaksiyaning issiqlik
effekti sistema entalpiyasining o‘zgarishiga teng.
O‘zgarmas hajmda boradigan jarayonlar uchun jismga beriladigan
issiqlik miqdori uning ichki energiyasini o‘zgarishiga (U) sarf bo‘ladi:
; ; . V  const QV
U2 U1  U QV
 U
Yuqoridagilar asosida quyidagi xulosaga kelish mumkin:
Q Q p V
Ekzotermik jarayonlarda sistemaning ichki energiyasi va entalpiyasi
kamayadi, shu sababli:
U0; H0 bo'ladi.
Endotermik jarayonlarda esa sistemaning ichki energiyasi ortadi,
shu sababli:
U0; H0 bo'ladi