Презентация по физической и коллоидной химии по теме "Термохимия"

1

Тема:
Термохимия. Сущность тепловых процессов в общественном питании.

2

Термохимия

Типы энтальпии

Теплоемкость

Закон Кирхгофа

Закон Гесса

3

Термохимия

Термохимия - это раздел термодинамики.

Термохимия изучает тепловые эффекты химических реакций.

Реакционный сосуд и его содержание образуют термодинамическую систему. Химическая реакция, которая протекает в системе, приводит к обмену энергией между системой и окружающей средой.

система

вещество

Внешняя среда

энергия

вещество

энергия

4

Типы процессов

Процессы:
Экзотермические
Эндотермические
Изотермические


Что происходит с энтальпией в экзотермических, эндотермических и изотермических процессах?

5

Изменение энтальпии в экзотермических и эндотермических процессах

Выделение теплоты приводит к уменьшению энтальпии системы (при Р = const). Поэтому для экзотермического процесса:
ΔH < 0.

Поглощение теплоты приводит к увеличению энтальпии системы (при Р = const). Поэтому для эндотермического процесса:
ΔH > 0.

6

Измерение теплоты химической реакции

H = U + PV

Если для реакции известно ΔU или ΔH то можно предсказать сколько теплоты выделяется или поглощается в реакции.

Калориметрия - это метод, который используется для измерения теплоты, которая поглощается или выделяется в ходе химической реакции.

При постоянном объеме количество теплоты будет равно изменению внутренней энергии.
U = Qv (V=const)

При постоянном давлении количество теплоты будет равно изменению энтальпии
H = QP (P=const)

7

Стандартная энтальпия и стандартное состояние

Стандартное изменение энтальпии, ΔH°, - это изменение энтальпии для процесса, в котором исходные вещества и продукты находятся в стандартном состоянии.

Стандартное состояние вещества при определенной температуре - это его состояние при стандартном давлении.
(1 aтм, или1.01325 . 105 Пa).

Примеры:

стандартное состояние жидкого этанола - это жидкий этанол при 298 K и 1 aтм;

стандартное состояние твердого железа – это железо при 500 K и 1 aтм.

8

Энтальпия физических превращений

Стандартная энтальпия образования вещества ΔfH° - это стандартная энтальпия химической реакции образования вещества из элементов.


Стандартная энтальпия сгорания вещества ΔcH° - это стандартная энтальпия полного окисления органического вещества до CO2 и H2O.

9

Типы энтальпии

Фазовый переход

Фазовый переход

испарение

плавление

процесс

обозначение

возгонка

смешение

растворение

гидратация

атомизация

ионизация

Присоединение е

реакция

образование

фаза

сгорание

фаза

смесь

вещества

жидкое

твердое

жидкое

газ

газ

твердое

вещество

раствор

вещества

атомы

реагенты

продукты

вещества

оксиды

элементы

соединение

(ж)

(г)

(г)

(г)

(г)

(г)

(г)

(г)

10

Закон Гесса

Теловой эффект химической реакции можно определить если известны энтальпии других реакций, из которых можно получить суммарную реакцию.

Закон Гесса:
Стандартная энтальпия реакции может быть определена как сумма стандартных энтальпий реакций, из которых можно получить данную реакцию.

Термодинамическая основа закона Гесса – это независимость пути получения энтальпии реакции.

11

Теплоемкость

Внутренняя энергия вещества возрастает если температура повышается. (Кривая на графике характеризует теплоемкость).
Производная поглощенной теплоты , отнесенная к температуре называется теплоемкостью.

Температура

Внутренняя энергия

12

Молярная и удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость вещества – это теплоемкость, отнесенная к массе вещества

Молярная теплоемкость при постоянном объеме, CV,m, - теплоемкость одного моля вещества.

Теплоемкость является экстенсивным термодинамическим параметром.
Но: молярная теплоемкость при постоянном объеме является интенсивным параметром. (все молярные величины являются интенсивными).

13

Закон Кирхгофа для химической реакции

Зависимость энтальпии химической реакции от температуры выражается законом Кирхгофа.
Для химической реакции:



Это выражение применяется для каждого вещества в реакции:

14

Закон Кирхгофа для химической реакции

Уравнение Кирхгофа можно записать для зависимости внутренней энергии химической реакции от температуры
Для химической реакции:

15

Моляльность

Моляльность – способ выражения концентрации раствора.
Моляльность показывает количество молей растворенного вещества в 1000 г растворителя.

16

Термические процессы в общественном питании

Нагревание
Тепловая обработка продуктов является основным приемом в технологическом процессе производства кулинарных изделий. Нагревание продукта с использованием различных сред, передающих тепло, вызывает изменения его структурно-механических, физико-химических и органолептических свойств, которые в совокупности определяют готовность изделия, консистенцию, цвет, запах, вкус, характеризующие степень кулинарной готовности продукта.
Тепловая обработка продуктов осуществляется различными способами: погружением в жидкую среду; обработкой паровоздушной и пароводяной смесями, острым паром;
контактным нагревом; нагревом в поле токов СВЧ;
конвекционным методом;
инфракрасным облучением и путем комбинирования перечисленных способов.

Варка
В процессе варки продукты нагревают в жидкой среде (вода, молоко и др.) или в атмосфере пара. При этом соотношение продукта и жидкости должно быть не менее 1:1. Различают два режима варки. При первом режиме жидкость нагревают до кипения, после чего нагрев ослабляют и дальнейшую тепловую обработку продукта производят при слабом кипении (температура около 95—98°С), сохраняя этот режим в течение всего времени, требуемого для доведения продукта до готовности.

При втором режиме жидкость нагревают до кипения, затем доступ тепла прекращают и доводят продукт до готовности за счет аккумулированного тепла.