Калориметрія бомб
1. Мета експериментів з бомбової калориметрії
Бомболориметрія використовується для визначення ентальпії горіння, D гребінець H, для вуглеводнів:
Оскільки реакції горіння зазвичай екзотермічні (віддають тепло), D гребінець H зазвичай є негативним. (Однак, майте на увазі, що в давнішій літературі термін згоряння визначається як -D гребінець H, щоб уникнути складання таблиць від’ємних чисел!)
2. Побудова бомбового калориметра
Калориметр бомби складається в основному із зразка, кисню, бомби з нержавіючої сталі та води.
Девар перешкоджає надходженню тепла від калориметра до решти Всесвіту, тобто.,
Оскільки бомба виготовлена з нержавіючої сталі, реакція горіння відбувається при постійному обсязі, і роботи немає, тобто.,
Таким чином, зміна внутрішньої енергії, D U, для калориметра дорівнює нулю
Термодинамічна інтерпретація цього рівняння полягає в тому, що калориметр ізольований від решти Всесвіту.
3. D U і D H у бомбовому калориметрі
3. А. Внутрішня зміна енергії D U
Оскільки калориметр ізольований від решти Всесвіту, ми можемо визначити реактиви (зразок та кисень) як систему, а решту калориметра (бомбу та воду) як оточення.
Зміну внутрішньої енергії реагентів при згорянні можна розрахувати з
Оскільки процес при постійному обсязі, дВ= 0. Таким чином, визнаючи визначення теплоємності Сv врожайність
Припускаючи Cv бути незалежним від T в малих діапазонах температур цей вираз можна інтегрувати для отримання
де Сv - теплоємність навколишнього середовища, тобто., вода і бомба.
3. B. Зміна ентальфії D H
За визначенням ентальпії
Оскільки конденсованих фаз проводиться дуже мало роботи з розширення, D (pV) »0 для твердих речовин та рідин. Припускаючи, що газ є ідеальним видобутком
3. C. Інтуїтивна різниця між D U і D H
Нагадаємо, що D U= qv - тепловий потік в умовах постійного об’єму, тоді як D H = qпіс тепловий потік в умовах постійного тиску. Різниця між цими двома ситуаціями полягає в тому, що pV робота може виконуватися в умовах постійного тиску, тоді як відсутність pV робота виконується в умовах постійного обсягу.
Розглянемо випадок, коли D nгаз> 0. тобто., під час реакції система розширюється. В результаті реакції при обох наборах умов виділяється однакова кількість енергії. Однак частина енергії виділяється у вигляді роботи під постійним тиском; таким чином, тепло, що виділяється, буде менше, ніж при постійному обсязі. Математично,