Расчет изменения энтальпии в процессах

Расчет изменения энтальпии в процессах — вычисление, рассчитывающее изменение энтальпии в процессах.

Теоретическое обоснование решения

Формулировка (Кирхгофа) первого закона термодинамики: Изменение внутренней энергии закрытой системы в бесконечно малом (начальное и конечное состояние бесконечно близки) равновесном процессе равно сумме работы и количества теплоты:

$dU\equiv q+w$

(W>0, если работу совершают над системой, W<0 — если сама система).

Закон Гесса: тепловой эффект химической реакции при P, T=const зависит только от вида и состояния исходный веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Следствия:

• Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и исходных на стехиометрические коэффициенты.
• Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты.

Результаты расчетов

Python

<syntaxhighlight lang="python"># ethylene 74-85-1

1. carbon 7782-42-5
2. hydrogen 1333-74-0

import matplotlib.pyplot as plt

R = 8.314 T1 = 400 T2 = 700

try:

   file = open("data.TXT", "r")
   a = []
   for i in file:
       if i == '\n':
           continue
       a.append([float(x) for x in i.split()])
   # print(a)

finally:

   file.close()

h0_ethylene = 0.0 h0_carbon = 0.0 h0_hydrogen = 0.0 h0 = [] T_range = [i for i in range(T1, T2, 10)]

for T in range(T1, T2, 10):

   h0_ethylene = ((a[0][0] + (a[0][1]*T)/2 + (a[0][2]*T**2)/3 + (a[0][3]*T**3)/4 + (a[0][4]*T**4)/5 + a[0][5]/T)
                   / (T*R))
   h0_carbon = ((a[1][0] + (a[1][1]*T)/2 + (a[1][2]*T**2)/3 + (a[1][3]*T**3)/4 + (a[1][4]*T**4)/5 + a[1][5]/T)
                 / (T*R))
   h0_hydrogen = ((a[2][0] + (a[2][1]*T)/2 + (a[2][2]*T**2)/3 + (a[2][3]*T**3)/4 + (a[2][4]*T**4)/5 + a[2][5]/T)
                   / (T*R))
   h0.append((h0_ethylene - 2*h0_carbon - 2*h0_hydrogen)/1000)

print(h0)

plt.plot(T_range, h0) plt.title("h0(ethelene)") plt.xlabel("T, K") plt.ylabel("h0, kJ/mol") plt.show()</syntaxhighlight>

Коэффициенты веществ и элементов выбирались из данных таблицы Third Millennium. Сначала была составлена реакция образования этилена из простых веществ(водород, углерод), вычислена энтальпия каждого элемента в реакции по формуле NASA-7.

Затем из энтальпии продукта реакции были вычтены энтальпии исходных веществ реакции.

Результаты вывода программы

График энтальпии образования этилена был построен на основе зависимости энтальпии реакции от температуры в диапазоне T = (400, 700).