Termochimia

Termochimia

Termochimia este stiinta ce se ocupa cu studiul efectelor termice (calorice) ale proceselor chimice, precum si ale proceselor de transformare de faza, dizolvare, diluare.

Majoritatea proceselor chimice si fizice sunt insotite de degajare (proces exotermic) sau absorbtie (proces endotermic) de caldura.

Capacitatea medie calorica (termica) (C) a unui sistem (corp) reprezinta cantitatea de caldura necesara sistemului (sau cedata de sistem) pentru asi mari (sau micsora) temperatura cu un grad, intr-un interval dat de temperatura ∆T.

C = Q / ∆T = Q / (T₂ - T₁)                      (1)

Pentru un interval de temperatura foarte mic, cind ∆T → 0, limita acestui rport reprezinta capacitatea calorica a corpului dat la temperatura T:

C =­ lim (Q / ∆T) = (dQ) / (dT)               (2)

^{∆T → 0}

unde dQ - reprezinta o cantitate foarte mica de caldura.

Capacitatea calorica a lichizilor sau gazelor depinde de temperatura dupa ecuatiile de tipul:

C = α + βT + γT²                        (3)

sau

C ≠ a + bT + cT^-2                        (4)

Unde α, β, γ, a, b, si c sunt valori constante, tabelate pentru multe substante pe intervale de temperatura. Pentru substante solide capacitatea termica nu depinde de temperatura la temperaturi medii si mari, pe cind la temperatura aproape de 0⁰K dependenta se exprima prin forma:

C = aT³                                                              (5)

Capacitatea termica medie poate fi determinata in functie de capacitatea termica, dependenta de temperatura:

C = (_T ^T CdT) / T² - T¹                                       (6)

Pentru un mol de substanta capacitatea termica morala Cm:

C_m = C / n = C / (m/M)              (7)

si corespunzator unei unitati de masa C₁ = C / m, unde

C₁ - capacitatea termica masica,

n - numarul de moli,

M - masa molara.

Daca incalzirea se realizeaza la volum constant, capacitatea termica este Cv si respectiv la presiune constanta - Cp, conform principiului I al termodinamicii:

Cm_V = (dQ / dT)_V = (dU / dT)_V              (8)

Cm_P = (dQ / dT)_P = (dU / dT)_P                          (9)

Intre Cm_P si Cm_V exista relatii de legatura:

(Cm_P - Cm_V) = [V - (dH / dP)_T](dP / dT)_V                                (10)

(Cm_P - Cm_V) = [P - (dU / dV)_T](dV / dT)_P                                (11)

Pentru un gaz perfect:

(dU / dV)_T = 0 si (dH / dP)_T = 0

Inlocuind aceste valori in formulele (10) si (11) obtinem:

(Cm_p - Cm_v) = R                                                 (12),

unde R - este constanta generala a gazelor, egala cu 8,315 J/mol·grad

Pentru a determina efectul termic si procesul chimic sau fizic se folosesc aparte calorimetrice, schema unuia din care este prezentata pe fig.1.

Pentru a calcula cantitatea de caldura care insoteste un proces, conform formulei (13), este necesar de a cunoaste capacitatea calorica a calorimetrului utilizat K si capacitatea calorica a sistemului studiat in calorimetru Cp sist.

Q = Cp∆T = (Cp sist. + K) ∆T                 (13)