Расчет тепловых эффектов реакций взрыва

Расчет теплового эффекта реакций взрыва производят на основе первого начала (закона) термодинамики и закона Гесса. Согласно первому началу термодинамики вся теплота, сообщенная системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы, а также на совершение работы системой:

Q=DU+А или dQ=dU+dА

Где U – внутренняя энергия; А – работа.

Для случая изобарного процесса (при постоянстве давления Р=const) это уравнение, определяющее тепловой эффект реакции взрыва Q_P, примет вид:

dQ_P=dU+PdV=d(U+PV) или dQ_P=dН

где величина Н=U+PV называется энтальпией. Энтальпия является функцией состояния системы и определяется ее параметрами.

В случае изохорного процесса (при постоянстве объёма V=const) тепловой эффект реакции взрыва равен

dQ_v=dU или Q_v=DU₍₂₉₈₎=DН₍₂₉₈₎-Sn·R·298

где Sn – сумма стехиометрических коэффициентов при газовых компонентах в уравнении реакции взрыва; R=8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная.

Для реакций, протекающих в изотермических условиях (при постоянстве температуры Т=const), тепловой эффект вычисляют в соответствии с законом Гесса

D_rH⁰₂₉₈=[ån_кон(D_fH⁰₂₉₈)_кон-ån_исх(D_fH⁰₂₉₈)_исх]

где: D_fН⁰₂₉₈ – стандартные энтальпии образования исходных и конечных веществ, т.е. энтальпии реакции образования 1 моль этих веществ из простых веществ, взятые в форме, устойчивой при нормальных условиях (Р₀=101,3 кПа; Т₀=298К). Размерность их следующая: кДж/моль или ккал/моль (в более поздней литературе). Эти величины приводятся в справочниках физико-химических величин (см. приложение); n – стехиометрические коэффициенты в реакции.

В настоящее время помимо термодинамической системы знаков существует термохимическая система знаков теплоты и работы. Согласно последней тепловой эффект Q противоположен по знаку изменению энтальпий реакции D_rH⁰₂₉₈:

Q= -D_rH⁰₂₉₈, кДж/моль или Q= -D_rH⁰₂₉₈·n, кДж

где n – число молей вещества. Таким образом, если величина D_rH⁰₂₉₈<0, то реакция протекает с тепловыделением (+Q, -DH), и, наоборот, в случае, когда D_rH⁰₂₉₈>0, реакция протекает с теплопоглощением (-Q, +DH).