«mashinasozlik texnologiyasi» fakulteti «Texnologik mashinalar va jihozlar»

3-MARUZA
1.3.-mavzu. Gaz aralashmalarida kimyoviy reaksiyalar .
Reja:
1. Ta’sirlanuvchi tizim entalpiyasining o`zgarishi.
2. Entalpiyaning o`zgarishi yoki ta’sirlanuvchi sistema erkin energiyasining
o`zgarishlari.
3. Erkin energiya kattaligi.
Ta’sirlanuvchi tizim entalpiyasining o‘zgarishi; reaktsiyaning issiqlik effekti.
Agar gaz aralashmalari bir-biri bilan kimyoviy birikmaga kirishsa,ular yana ham murakkab molekulalarni tashkil etadi. Tashqi sharoitga (T, R) bog’liq holda teskari kimyoviy reaktsiyalar – murakkab molekulalarning ancha oddiylariga ajralishiga ham yuz berishi mumkin.
O‘zgarmas bosimda reaktsiyaning yo‘nalishini belgilab beruvchi asosiy omil temperatura xisoblanadi. Kimyoviy aloqalarning vujudga kelishi yoki uzilishi doimo energiyaning yutilishi yoki ajralishi bilan birga kechadi, bu esa tizimning entalpiya ta’sirlanuvchi sakratsimon o‘zgarishida namoyon bo‘ladi. Kimyoviy termodinamikada ta’sirlanuvchi tizimning energiya berishi sistema ichki energiyasining (C_v dagi reaktsiyada) yoki entalpiyaning kamayishi bilan (S_r = const bo‘lgandagi reaktsiyalarda) kuzatiladi va shuning uchun Δ U vа Δ Hni manfiy kattalik deb qabul qilinadi.
Issiqlik birliklarida o‘lchanadigan, sarflangan yoki qabul qilingan energiyaning kattaligi reaktsiyaning issiqlik effekti deb ataladi.
Shunday qilib:
Q_p = – Δ H
bu erda Q – o‘zgarmas bosimda kechadigan reaktsiyaning issiqlik effekti.
Kimyoviy reaktsiya biror temperaturada o‘tgan holda kimyoviy vositaning o‘lchovi erkin energiya kattaligi (Δ F) bo‘ladi.
Bu holda bu kattalikni reaktsiyaning maksimumi deyiladi.
U son jixatidan reaktsiya erkin energiyasining teskari ishora bilan olingan kattaligiga teng, chunki ta'sirlanuvchi sistemaning erkin energiyasining kamayishi musbat ishga aylantirilishi mumkin.
А = – Δ F ;
bunda Δ F –ta’sirlanuvchi sistema erkin energiyasining o‘zgarishi; А – reaktsiyaning maksimal ishi.
Entalpiyaning o‘zgarishini yoki ta’sirlanuvchi sistema erkin energiyasining o‘zgarishlari, entalpiyalar yoki reaktsiya maxsulotlari va dastlabki moddalar o‘rtasidagi farqni topish yo‘li bilan amalga oshirilishi mumkin. Masalan quyidagi kimyoviy reaktsiyaga ega bo‘lamiz: А + V = S + D, bunda А, V – reaktsiyaga kirishuvchi moddalar; S, D –reaktsiya natijasida xosil bo‘lgan maxsulotlar.
u xolda:
Δ H = (Δ H_s + Δ H_d) – (Δ H_А + Δ H_v)
Δ F = (Δ F_s + Δ F_d) – (Δ F_А + Δ F_v)
Δ H va Δ F ni tabiatda tabiiy xolatda 25 °C da bo‘lgan elementlar nolga teng deb qabul qilingan. Masalan, yoy xududida doim bo‘ladigan odatdagi gazlar uchun: O₂; H₂, N₂ - Δ H va Δ F 25 °C da nolga teng deb qabul qilingan. Xisoblashlar namunasi uchun gaz tizimida 2H₂ + O₂ = 2H₂O gazlar o‘rtasidagi reaktsiyani olamiz. Bu sistemaning 25 °C da kechadigan (bo‘lib o‘tadigan) entalpiyasi va reaktsiyaning erkin energiyasini xisoblaymiz.
O‘zgarishlar ma'lumotlari sistemani tashkil etuvchi entalpiya va entropiya uchun quyidagi kattaliklarni beradi. 6.1-jadval (neorganik moddalarning term, konstantalari). H_2, O₂ vaH₂Oni 25 °C (298,15°K)dagi entalpiya va entropiyasi.

4.1-jadval

Gаz	H2	O2	H2O
Δ H	0	0	- 242,76
S	131,17	205,88	189,42

Ta’sirlanuvchi sistemaning entalpiyasining aniqlaymiz;

Reaktsiyaning erkin energiyasini va reaktsiyaning maksimal ishining tegishli kattaligini ani?laymiz:
Δ F = Δ H - Δ ST
   
Bir mol suv bug’i uchun maksimal reaktsiya ishi
Δ F=   ;
А= - Δ F = + 229,44 ;
Erkin energiya kattaligi (ΔF) oldidagi ishora reaktsiya ekzotermik ekanini ko‘rsatadi (issiqlik ajralishi bilan o‘tadi). Manfiy Δ F kattalik va mos holda foydali ishning musbat kattaligi reaktsiya berilgan temperaturada bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.