TERMOCHIMIE
Considerații teoretice
O porțiune limitată din univers ocupată de un numaăr mare de particule, se numeste sistem macroscopic. Mărimile macroscopice prin care se caracterizează un sistem, precum și comportarea sa față de mediul înconjurator, se numesc parametrii macroscopici. Aceștia pot fi externi și interni.
Parametrii externi sunt mărimile macroscopice determinate de poziția corpurilor exterioare sistemului, care nu intră în sistem. Aceștia depind de coordonatele corpurilor exterioare, de exemplu: volumul unui sistem, intensitatea unor câmpuri de forțe exterioare etc.
Parametrii interni (exemplu: presiunea, temperatura, energia, etc.) sunt mărimile fizice determinate de mișcarea și distribuția în spațiu a particulelor sistemului. Parametrii interni depind și de marimile parametrilor externi, din cauza că distribuția particulelor constituente ale sistemului depinde de distribuția corpurilor exterioare acestora.
Starea unui sistem fizic este complet determinată de un număr de parametri independenți. Atunci când toți parametrii independenți ce caracterizează starea unui sistem sunt constanți, spunem că sistemul se află în echilibru termodinamic. Parametrii ce caracterizează starea de echilibru termodinamic a sistemului se numesc parametrii termodinamici. Un parametru important ce caracterizează starea unui sistem fizic este energia, care se definește ca fiind masură generală a unei mișcari materiale (mișcare mecanică, mișcare termică, mișcarea microparticulelor etc.). Energia totală a unui sistem se compune din energie externă și energie internă.
Energia externă cuprinde energia de mișcare a sistemului ca întreg și energia acestuia într-un câmp de forțe. Energia internă a sistemului cuprinde energia tuturor formelor de mișcare și de interacțiune dintre particulele constituente: energia mișcării de translație și de rotație a moleculelor, energia mișcării de vibrație a atomilor, energia interacțiunii moleculare, energia intraatomică, energia intranucleară etc.
Atunci când un sistem termodinamic interactionează cu mediul înconjurator, are loc un schimb de energie. Energia poate fi schimbată cu mediul exterior, fie cu variația parametrilor externi, fie fără variația acestor parametri. Cantitatea de energie schimbată de sistem numai cu variația parametrilor externi se numește lucru mecanic L, iar cantitatea de energie schimbată de sistem fără variația parametrilor externi se numeste caldură, Q.
Căldura nu este o funcție de stare, ci o funcție de transformare. Cantitatea de căldură, având dimensiunile unei energii, se masoară cu aceeași unitate ca și aceasta: joule-ul (J) sau cu unități tolerate; caloria (cal); kilocaloria (kcal). Transformarea între unități se face folosind echivalentul mecanic al caloriei (cal):
1 cal = 4,18 [J]
Caloria se definește ca fiind cantitatea de căldura necesară unui gram de apă distilata să-și ridice temperatura cu 1ºC între 19,5 si 20,5ºC.
Se numește căldură specifică c, cantitatea de căldura necesara unității de masă pentru a-și ridica temperatura cu 1ºC într-o transformare dată și se definește:
unde, Q – cantitatea de căldură dată masei m pentru a-i ridica temperatura cu ∆t grade.
Cum ∆t este un interval finit de temperatură, caldura specifică se consideră căldură specifică medie pe intervalul de temperatură respectiv.
Pentru un interval infinitezimal de temperatură, relația devine:
Căldura molară C este produsul dintre căldura specifică și masa unui mol, µ dintr-o substanță considerată.
În cazul gazelor se poate vorbi de căldura specifică la volum constant, cv și căldura specifică la presiune constantă, cp, acestea fiind diferite între ele.
În cazul solidelor, în condiții obișnuite avem: (variațiile de volum fiind mici).
Mărimea se numește capacitate calorică a corpului de masă m.
În continuare se vor studia câteva reacții chimice însoțite de efecte termice:
- Determinarea căldurii de reacție prin metoda calorimetrică
