열화학

Thermochemistry
다른 용도는 화학 열역학을 참조하십시오.

열화학은 화학 반응 및/또는 용융 및 비등 등의 상변화와 관련된 열에너지에 대한 연구입니다.반응은 에너지를 방출하거나 흡수할 수 있으며 상변화도 마찬가지일 수 있습니다.열화학은 열 형태로 시스템과 그 주변 간의 에너지 교환에 초점을 맞춘다.열화학은 주어진 반응 과정 전체에 걸쳐 반응물과 생성물의 양을 예측하는 데 유용합니다.또한 엔트로피 결정과 조합하여 반응이 자발적인지 비 자발적인지, 바람직한지 불리한지를 예측하기 위해 사용된다.

흡열반응은 열을 흡수하는 반면 발열반응은 열을 방출한다.열화학은 열역학 개념을 화학 결합의 형태로 에너지의 개념과 결합시킨다.주제에는 일반적으로 열 용량, 연소 열, 생성 열, 엔탈피, 엔트로피 및 자유 에너지와 같은 양의 계산이 포함됩니다.

1782-83년 겨울에 앙투안 라부아지에와 피에르-시몽 라플라스가 열을 측정하기 위해 세계 최초의 얼음 열량계를 사용했는데, 이는 조셉 블랙의 잠열 발견에 기초한 계산이다.이 실험들은 열화학의 기초를 나타낸다.

열화학은 열뿐만 아니라 다양한 형태의 일을 포함한 시스템과 주변 환경 사이의 모든 형태의 에너지 교환을 다루는 화학 열역학 분야의 한 부분이다.모든 형태의 에너지를 고려할 때, 발열 반응과 흡열 반응의 개념은 발열 반응과 발열 반응으로 일반화된다.

역사

열화학은 두 가지 일반화에 기초한다.현대어로 표현하면 다음과 [1]같다.

  1. 라부아지에와 라플라스의 법칙(1780):변환에 따른 에너지 변화는 역프로세스에 [2]따른 에너지 변화와 동등하고 반대입니다.
  2. 헤스의 일정 열 합계의 법칙(1840):변환에 따른 에너지 변화는 프로세스가 한 단계에서 발생하든 여러 [3]단계에서 발생하든 동일합니다.

이러한 진술은 열역학 제1법칙(1845)보다 앞서서 그 공식화에 도움이 되었다.

열화학은 상전이의 잠열 측정도 포함한다.조셉 블랙은 이미 1761년에 잠열 개념을 도입했는데, 녹는점에서 얼음을 가열하면 온도가 상승하지 않고 대신 얼음이 [4]녹는다는 관찰에 바탕을 두고 있다.

Gustav Kirchhhoff는 1858년에 반응 열의 변화가 제품과 반응물 간의 열 용량 차이로 나타난다는 것을 보여주었습니다: DΩH / dT = δCp.이 방정식을 통합하면 다른 온도에서의 측정에서 [5][6]한 온도에서의 반응 열을 평가할 수 있습니다.

열량 측정

열변화 측정은 열량 측정을 사용하여 수행되며, 일반적으로 열변화가 발생하는 밀폐된 챔버입니다.챔버의 온도는 온도계 또는 열전대를 사용하여 모니터링되며, 기본 수량을 계산할 수 있는 그래프를 제공하기 위해 시간에 대해 표시된 온도입니다.최신 열량계는 정보를 빠르게 읽을 수 있도록 자동 장치와 함께 제공되는 경우가 많습니다. 예를 들어 차동 스캔 열량계가 있습니다.

시스템들

열화학에서는 몇 가지 열역학적 정의가 매우 유용하다.시스템은 연구되고 있는 우주의 특정한 부분이다.시스템 외부의 모든 것은 환경 또는 환경으로 간주됩니다.시스템은 다음과 같습니다.

  • 절연 폭탄 열량계와 같이 에너지도 물질도 주변과 교환할 수 없는 (완전히) 고립된 시스템
  • 기계적인 작업을 교환할 수 있지만 단열된 닫힌 피스톤이나 풍선 같은 열이나 물질은 교환할 수 없는 열적으로 격리된 시스템
  • 비절연 폭탄 열량계와 같은 기계적 작업이나 물질을 교환할 수는 있지만 기계적으로 분리된 시스템
  • 절연되지 않은 닫힌 피스톤이나 풍선처럼 에너지를 교환할 수 있지만 중요하지 않은 닫힌 시스템
  • 끓는 물 항아리 등 주변과 물질과 에너지를 교환할 수 있는 개방 시스템

과정

시스템은 하나 이상의 속성이 변경되면 프로세스를 거칩니다.프로세스는 상태 변경과 관련이 있습니다.등온(동온) 프로세스는 시스템의 온도가 일정하게 유지될 때 발생합니다.등압(동압) 프로세스는 시스템의 압력이 일정하게 유지될 때 발생합니다.열교환이 일어나지 않으면 프로세스는 단열됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Perrot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.
  2. ^ Frederick Hutton Getman(1918)의 이론 화학 개요 290페이지를 참조한다.
  3. ^ Petrucci, Ralph H.; Harwood, William S.; Herring, F. Geoffrey (2002). General Chemistry (8th ed.). Prentice Hall. pp. 241–3. ISBN 0-13-014329-4.
  4. ^ Chisholm, Hugh, ed. (1911). "Black, Joseph" . Encyclopædia Britannica. Vol. 4 (11th ed.). Cambridge University Press.
  5. ^ Laidler K.J. and Meiser J.H., "물리화학" (Benjamin/Cummings 1982), 페이지 62
  6. ^ Atkins P. and de Paula J., "Atkins Physical Chemistry" (8th edn, W.H. Freeman 2006), 페이지 56

외부 링크