Czym jest termochemia?

Nauka zajmująca się badaniem efektów energetycznych, które towarzyszą reakcji chemicznej i przemianom fazowym to termochemiatermochemiatermochemia lub termodynamika chemiczna. Dziedzina ta bada ciepło uwalniane lub pochłaniane w trakcie przebiegu reakcji chemicznych. Efekty energetyczne tych procesów dotyczą układuukładukładu oraz jego otoczenia.

UkładukładUkład to wyodrębniona część we wszechświecie, która jest przedmiotem badań i obserwacji. Przykładem układu może być szampon w butelce, woda z lodem, balon z gazem, kolbka, w której zachodzi reakcja. Otoczeniem jest wszystko to, co nie jest układem. Stan układu można opisać za pomocą wielkości fizycznych (np. ciśnienie, temperatura, objętość i skład). Ze względu na sposób wymiany energii przez układ z otoczeniem można wyróżnić trzy rodzaje układów:

Układ otwartyukład otwartyUkład otwarty można porównać np. do gotującej się zupy w garnku lub otwartej zlewki, w której zachodzi reakcja. W takiej sytuacji łatwo może zajść wymiana masy z otoczeniem (np. poprzez dodanie składnika lub jego wyjęcie ). Zmiana energii jest nieco bardziej skomplikowana niż wymiana masy. Energię można zmieniać na kilka sposobów: dostarczając energię jako ciepło lub wykonując pracę, czyli np. można zwiększyć temperaturę układu. Natomiast przykładem zmiany energii z wykonaniem pracy może być mieszanie (kiedy używane jest mieszadło, ciecz jest przesuwana pod wpływem siły).

R16FdnG2lLW1w

Na zdjęciu na płycie indukcyjnej stoi garnek. Z garnka wydobywa się para.

Przykładem układu zamkniętegoukład zamkniętyukładu zamkniętego może być np. szczelnie zamknięta kolba, w której zachodzi reakcja albo garnek z gotującą się zupą, przykryty pokrywką, albo bateria elektryczna czy termometr rtęciowy. Wymiana masy z otoczeniem nie jest możliwa, jednak układ może wymieniać energię z otoczeniem. Może być ona wymieniana w taki sam sposób, jak opisano w układzie otwartym.

Rn9zd8O64Eirf

Zdjęcie przedstawia termometr, który znajduje się w ogrodzie - w doniczce z kwiatami.

Przybliżony przykład układu izolowanegoukład izolowanyukładu izolowanego to termos – jest to naczynie izolowane termicznie, gdzie nie następuje ani wymiana masy, ani energii z otoczeniem.

R12mnrOCbJSVc

Zdjęcie przedstawia termos - kubek jest obok termosu, stoją na dachu samochodu. W tle znajduje się ogrodzenie, drzewa i zachodzące słońce.

Energia układu

Układ może być scharakteryzowany (opisany) przez podanie wartości opisującej go energii. Energia ta nazywana jest energią całkowitą (podział energii również można podać graficznie – schemat). Jest ona sumą energii kinetycznejenergia kinetycznaenergii kinetycznej EIndeks dolny k_k (związana z ruchem indywiduów chemicznych), energii potencjalnejenergia potencjalnaenergii potencjalnej EIndeks dolny p_p (związana z położeniem indywiduów chemicznych) oraz energii wewnętrznej U (energia indywiduów chemicznych wchodzących w skład układu). Energia całkowita EIndeks dolny c_c jest sumą wszystkich wymienionych energii.