Aspetti energetici delle reazioni chimiche:

Presentazione sul tema: "Aspetti energetici delle reazioni chimiche:"— Transcript della presentazione:

1 Aspetti energetici delle reazioni chimiche:
Scambi di calore nelle reazioni chimiche Il primo principio della termo dinamica

2 Scambi di calore nelle reazioni chimiche
Abbiamo esaminato la reazione di combustione del carbonio, che abbiamo descritto mediante l’equazione: C + O2 CO2 Tale reazione descrive sia qualitativamente che quantitativamente le specie chimiche coinvolte ma omette il dato più importante: il calore sviluppato.

3 Non è certamente la produzione di CO2 lo scopo della combustione del carbonio ma la produzione di calore, che di questo processo è il prodotto economicamente più importante. L’equazione completa della reazione deve essere così formulata: C + O2 CO2 + calore Termometro chimico

4 (Materia che studia gli scambi tra sistema e ambiente)
(Parte della chimica che studia le trasmissioni dell’energia e quindi anche il calore) Termochimica (Materia che studia gli scambi tra sistema e ambiente) Termodinamica

5 Per studiare questa parte della chimica dobbiamo conoscere nuove parole
Sistema Ambiente Contorno

6 SISTEMA: parte del mondo fisico oggetto del nostro studio (tutte le sostanze coinvolte nella reazione chimica, cioè sia i reagenti che i prodotti). AMBIENTE: la restante parte dell’universo che circonda il sistema. CONTORNO: il contenitore in cui avviene la reazione

7 Vari tipi di sistema Isolato Chiuso Aperto

8 ISOLATO: Nel caso in cui non si scambia con l’ambiente esterno né energia né materia. Un liquido all’interno di un termos chiuso mantiene costante la sua temperatura. CHIUSO: Se può scambiare con l’ambiente esterno soltanto energia. APERTO: Nel caso in cui può scambiare con l’ambiente esterno sia materia che energia.

9 Vari tipi di reazioni chimiche
Reazioni esotermiche Reazioni endotermiche

10 REAZIONI ESOTERMICHE:
Le reazioni che comportano un trasferimento di calore dal sistema all’ambiente. REAZIONI ENDOTERMICHE: Reazioni che avvengono con un trasferimento di calore dall’ambiente al sistema.

11 Il primo principio della termodinamica
Come si è detto, di calore non è l’unica forma di energia scambiata durante un processo chimico. Consideriamo per esempio il caso di una reazione chimica, come quella dello stagno con l’acido cloridrico, fatta a venire in un cilindro munito di pistole mobile sul quale grava la pressione atmosferica, così come riportato.

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13 L’idrogeno che si sviluppa allo stato gassoso all’interno del recipiente, provocherà uno spostmant0 del pistone con conseguente produzione di lavoro. Ricordando che la pressione è espressa dalla relazione l=F/s e che il lavoro è definito come L=F·l, combinando l’espressione si ha: L = P·s·l Pertanto la reazione presa in esame, oltre a uno sviluppo di calore, comporta anche la produzione di lavoro. Quindi la produzione di energia termica e energia meccanica. Per convenzione si è stabilito di attribuire al calore Q segno positivo se dall’ambiente fluisce verso il sistema e segno negativo il caso contrario. Al lavoro L si attribuisce segno positivo se è il sistema a compierlo sull’ambiente e segno negativo nel caso contrario.

14 La variazione di energia interna dovuta dalla trasformazione sarà data della differenza di energia iniziale e energia finale. ΔE = Ef – Ei Per il princio di conservazione dell’energia, tale differenza deve corrispondere esattamente all’energia scambiata con l’ambiente sotto forma di calore e lavoro. ΔE = Q – L PRIMO PRINCIPIO DELLA TEMODINAMICA La variazione di energia interna di un sistema è uguale alla somma della quantità di calore e di lavoro scambiata tra il sistema e l’ambiente.