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Scambi di calore nelle reazioni chimiche Il primo principio della termo dinamica.

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Presentazione sul tema: "Scambi di calore nelle reazioni chimiche Il primo principio della termo dinamica."— Transcript della presentazione:

1 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 lequazione: C + O 2 CO 2 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 CO 2 lo scopo della combustione del carbonio ma la produzione di calore, che di questo processo è il prodotto economicamente più importante. Lequazione completa della reazione deve essere così formulata: C + O 2 CO 2 + calore Termometro chimico

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

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 delluniverso 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 lambiente esterno né energia né materia. Un liquido allinterno di un termos chiuso mantiene costante la sua temperatura. CHIUSO: Se può scambiare con lambiente esterno soltanto energia. APERTO: Nel caso in cui può scambiare con lambiente 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 allambiente. REAZIONI ENDOTERMICHE: Reazioni che avvengono con un trasferimento di calore dallambiente al sistema.

11 Il primo principio della termodinamica Come si è detto, di calore non è lunica forma di energia scambiata durante un processo chimico. Consideriamo per esempio il caso di una reazione chimica, come quella dello stagno con lacido 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 Lidrogeno che si sviluppa allo stato gassoso allinterno 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 lespressione 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 dallambiente fluisce verso il sistema e segno negativo il caso contrario. Al lavoro L si attribuisce segno positivo se è il sistema a compierlo sullambiente 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 dellenergia, tale differenza deve corrispondere esattamente allenergia scambiata con lambiente 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 lambiente.


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