Применяя математическое выражение первого закона термодинамики, покажите, что тепловой эффект при постоянном давлении есть изменение энтальпии, а тепловой эффект при постоянном объеме – изменение внут- ренней энергии химической реакции.

Первый закон термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно разнице между количеством тепла, поглощенным системой, и работой, совершенной системой:

ΔU = Q - W

Где ΔU - изменение внутренней энергии системы, Q - количество тепла, поглощенное системой, W - работа, совершенная системой.

При постоянном давлении (процесс происходит в открытой системе) тепловой эффект определяется изменением энтальпии (H), которая определяется как:

H = U + PV

Где U - внутренняя энергия системы, P - давление системы, V - объем системы.

Тогда изменение энтальпии можно выразить как:

ΔH = ΔU + Δ(PV)

При постоянном давлении изменение давления (ΔP) равно нулю, поэтому:

ΔH = ΔU + PΔV

Но так как PΔV - это работа, совершенная системой при постоянном давлении, то ΔH = Q - W, что соответствует первому закону термодинамики.

При постоянном объеме (процесс происходит в закрытой системе) тепловой эффект определяется изменением внутренней энергии (U) системы:

ΔU = Q - W

Поскольку при постоянном объеме работа (W) равна нулю, то:

ΔU = Q

Таким образом, при постоянном объеме тепловой эффект равен изменению внутренней энергии химической реакции, что также соответствует первому закону термодинамики.