-Эндо и -экзо термические реакции

[Vladimirkey]

Добрый день, помогите разобраться со следующими вопросами:

Известно, что:
а) Экзотермическая реакция - реакция, происходящая с выделением тепла (количеством теплоты).

Как я понимаю: В данном случае, когда говорят, что в реакции выделяется количество теплоты - то это теплота не связана с теплообменом, имеется ввиду в таком случае количество теплоты - просто выделение энергии в реакции, которое не зависит с теплообменом никак.
Следовательно, выходит, что для выделения количества теплоты в реакции не требуется другое вещество (окружающая среда) и так далее с более низкой температурой, чем вещество в колбе.
Итог: Для такой реакции теплота выделяется независимо, а значит, не важно какой температуры среда вне колбы, тепло все равно будет выделяться? Верно ли я понимаю?

б) Эндотермическая реакция - реакция, происходящая с поглощением тепла (количеством теплоты).

Как я это понимаю: Для того, чтобы данная реакция происходила, то для нее нужна как раз разница температур между реагентами и окружающей средой (чтобы было, откуда отнимать тепло). В данном случае "Поглощение" тепла означает отбор тепла от более нагретого тела, чтобы случилась данная реакция. При тепловом равновесии и если температура вне колбы будет ниже, чем в колбе, то реакция не пойдет.
Итог: Для такой реакции нужно подводить тепло, а значит, создавать разницу температур между колбой и то, что ее окружает, чтобы тепло подводилось к самой колбе для осуществления реакции? Верно ли я понимаю?

[iifat]

Не очень понял вопрос. Вот есть молекула; у неё есть некая внутренняя энергия. Есть другая молекула, у которой есть аналогичная энергия. После реакции получаются другие молекулы, со своими энергиями. Если сумма энергий результатов меньше исходных — реакция экзотермическая. Иначе — эндо-. Откуда поглощается — да откуда угодно. Если совсем уж неоткуда — реакция просто не пойдёт.

Vladimirkey в сообщении #1388048 писал(а):

температура ниже, чем у реакции

А кто она такая, «температура у реакции»?

Vladimirkey в сообщении #1388048 писал(а):

нет разницы температур, а следовательно, неоткуда поглощать энергию

Ээээ... Стесняюсь спросить, вы вообще понимаете разницу между теплообменом и химической реакцией?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Химия» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- отсутствуют собственные содержательные попытки ответа на вопросы.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Химия»

[photon]

Вы понимаете неверно. И в том, и в другом случае окружающая среда лишь опоследовано может влиять на протекание реакции. Выделяющаяся или поглощающаяся энергия полностью может браться/отдаваться веществам, вступающим в реакцию и продуктам реакции без привлечения для этого какой-то окружающей среды. Другое дело, что в ходе реакции поменяется температура реагентов и реакция может замедлиться или прекратиться - вот тут-то теплообмен с окружающей средой может сыграть свою роль - охладить либо нагреть реагирующие вещества до температур, при которых реакция может протекать, но в любом случае для реакции может играть роль температура реагентов, а не окружающей среды, и добились вы этой температуры путем теплопередачи или другим способом - неважно; важно, что за условия в колбе, а не в метре от нее или на улице за углом.

[Vladimirkey]

photon в сообщении #1388555 писал(а):

Вы понимаете неверно. И в том, и в другом случае окружающая среда лишь опоследовано может влиять на протекание реакции. Выделяющаяся или поглощающаяся энергия полностью может браться/отдаваться веществам, вступающим в реакцию и продуктам реакции без привлечения для этого какой-то окружающей среды.

Получается, что в эндотермической реакции вещества, вступающие в реакцию, сами у себя отбирают (поглощают) теплоту и охлаждают сами себя, а в эндотермической реакции сами по себе выделяют тепло и нагревают себя? (Просто по определению, количество теплоты - это энергия, которую тело отдает при теплообмене (по 2-ому закону термодинамики от более нагретого к менее нагретому), но здесь количество теплоты, выделяемое в экзотермической реакции, ничего общего не имеет с этим термином (выделяемое количество теплоты не связано с теплообменом)?).
Так сказать количество теплоты в данном случае выделяется не из-за разницы каких-либо температур, а само по себе.

[wrest]

Vladimirkey в сообщении #1388567 писал(а):

Получается, что в эндотермической реакции вещества, вступающие в реакцию, сами у себя отбирают (поглощают) теплоту и охлаждают сами себя, а в эндотермической реакции сами по себе выделяют тепло и нагревают себя?

Мне кажется лучше понимать немного по-другому. Продукты реакции оказываются нагреты\охлаждены по сравнению с реагентами. Ну поскольку все это может быть "в одном котле", то нагретые\охлажденные продукты реакции нагревают\охлаждают реагенты и окружающую среду (если она есть и соприкасается с реагентами\продуктами реакции).

Возможно, вас заботит "насильный отбор" тепла у окружающей среды. Подумайте о таком процессе. Вот вы вышли на улицу зимой с ведром теплой воды. Вода охлаждается. Это будет "отбор теплоты воздухом у воды". Затем вы занесли ведро обратно. Теперь холодная вода "отбирает" тепло у теплого комнатного воздуха. Вот так и в реакциях. Тепло переходит от нагретого к ненагретому, вот и всё.

[photon]

Vladimirkey в сообщении #1388567 писал(а):

(Просто по определению, количество теплоты - это энергия, которую тело отдает при теплообмене

Верно. Но непонятно, почему вы именно этот термин впихнули в определение эндо-/экзотремических реакций. Его там нет. Теплота/тепловая энергия - не эквивалентное понятие термину "количество теплоты".

Какая-то фантастическая каша. Вы вроде бы пытаетесь понять поглубже, но идёте не с той стороны: пытаетесь подогнать явление под недопонятое определение, а если явление не укладывается в ваше понимание определения, корректируете явление - вас почему-то недостаточно смущает, что температура "где-то тама" влияет на процесс "тута". Это с некоторыми оговорками возможно, но стоило бы задуматься, как, посредством чего может осуществиться это влияние.
Подходить к вопросу надо наоборот - понять, что там происходит по сути, без определений, а уже понимая, что как происходит, запоминать правильную терминологию и определения: эндотермическая/экзотермическая реакция - это всего лишь краткое, понятное другим описание одной из особенностей протекающей реакции.

Посмотрите на происходящий процесс. Что такое химическая реакция? - Превращение одних веществ в другие. Чем исходные вещества отличаются от продуктов реакции? - Суммарно набор атомов тот же самый - они из ниоткуда не взялись и никуда не исчезли, но поменялись связи между этими атомами. Каждая химическая связь характеризуется определенной энергией. В разных веществах разные связи характеризуются разными энергиями. Поскольку у исходных веществ и продуктов реакции связи разные, то, в общем случае, суммарная энергия связей исходных веществ не равна суммарной энергии связей продуктов реакции. Причем она в ходе реакции может как уменьшиться, так и увеличиться. Из неоткуда энергия не возникает и в никуда не исчезает, то есть в ходе реакции реагирующие вещества должны либо откуда-то получить энергию, либо куда-то ее отдать. Вообще говоря, это не обязательно будет тепловая энергия, но когда речь идет о тепловой энергии (а это, думаю, подавляющее большинство реакций) вводят понятия экзотермической и эндотермической реакций, чтобы указать на то, выделяется или поглощается энергия в ходе реакции. Очевидно, что поглощается/выделяется она непосредственно там, где происходит реакция, реагенты при этом нагреваются или охлаждаются. И уже вследствие различия их температуры и температуры окружающей среды может идти теплообмен с окружающей средой.

[Vladimirkey]

photon в сообщении #1388586 писал(а):

Из неоткуда энергия не возникает и в никуда не исчезает, то есть в ходе реакции реагирующие вещества должны либо откуда-то получить энергию, либо куда-то ее отдать.

Я вас понял:
1) В ходе экзотермической реакции выделяется, как раз таки здесь речь об "отдать", в первую очередь отдают они себе же, а теплообмен/не теплообмен это уже дело второе (можно и без теплообмена обойтись, это не важно).
2) В ходе эндотермической реакции нужно откуда-то получать энергию и если нужно получить тепловую энергию откуда-то, то наверняка нужно создать разницу температур, чтобы ее подвести к данной реакции.

[Munin]

Vladimirkey в сообщении #1388567 писал(а):

Получается, что в эндотермической реакции вещества, вступающие в реакцию, сами у себя отбирают (поглощают) теплоту и охлаждают сами себя, а в эндотермической реакции сами по себе выделяют тепло и нагревают себя?.. Так сказать количество теплоты в данном случае выделяется не из-за разницы каких-либо температур, а само по себе.

Грубо говоря, да.

На молекулярном уровне, сталкиваются молекулы, реагируют, и получаются другие молекулы. У сталкивающихся молекул была какая-то кинетическая энергия. При реакции эта энергия поглотилась или увеличилась, в зависимости от конкретной реакции. И остаток раздался тем молекулам, которые получились.

У исходных молекул кинетическая энергия была в среднем равна $\langle E_k\rangle=\tfrac{m}{2}\langle v^2\rangle=\tfrac{3}{2}k_B T.$ (Разумеется, сталкиваются и молекулы с большими энергиями, и с меньшими - всякие. Не всегда при таких столкновениях происходит реакция.) А у новых молекул в итоге будет какая-то кинетическая энергия, в среднем отличающаяся от величины $\tfrac{3}{2}k_B T$ в большую или в меньшую сторону. "Растворяясь" дальше в общем тепловом движении, они либо повышают, либо понижают общую температуру смеси.

wrest в сообщении #1388570 писал(а):

Мне кажется лучше понимать немного по-другому. Продукты реакции оказываются нагреты\охлаждены по сравнению с реагентами.

Вот это как раз неверно. Они имеют большую или меньшую энергию, но до того, как включаются в общее тепловое движение, и к ним вообще можно применять понятие температуры. Когда они включаются в общее тепловое движение, то имеют ту же температуру, что и всё остальное вещество, но эта общая температура в итоге повышается или понижается (если не добавляется потока тепла извне).

photon в сообщении #1388586 писал(а):

Теплота/тепловая энергия - не эквивалентное понятие термину "количество теплоты".

Это какое-то странное заявление. Боюсь, вас ТС сбил с толку, и пытаясь наводить порядок, вы навели его не в том месте.

photon в сообщении #1388586 писал(а):

Вообще говоря, это не обязательно будет тепловая энергия, но когда речь идет о тепловой энергии (а это, думаю, подавляющее большинство реакций)

Для полноты надо упомянуть реакции, поглощающие и выделяющие энергию в виде света.

-- 19.04.2019 16:58:57 --

Vladimirkey в сообщении #1388601 писал(а):

Я вас понял:
1) В ходе экзотермической реакции выделяется, как раз таки здесь речь об "отдать", в первую очередь отдают они себе же, а теплообмен/не теплообмен это уже дело второе (можно и без теплообмена обойтись, это не важно).
2) В ходе эндотермической реакции нужно откуда-то получать энергию и если нужно получить тепловую энергию откуда-то, то наверняка нужно создать разницу температур, чтобы ее подвести к данной реакции.

1-й пункт ещё туда-сюда (если понимать под "они" молекулы), а 2-й пункт совершенно нелепый. Никакой разницы создавать не надо. Достаточно просто нагреть реагенты.

[photon]

Munin в сообщении #1388604 писал(а):

Это какое-то странное заявление. Боюсь, вас ТС сбил с толку, и пытаясь наводить порядок, вы навели его не в том месте.

Насколько я сталкивался с понятием "количество теплоты", его используют исключительно применительно к процессам теплообмена. Понятия теплоты/тепловой энергии - более широкие и могут быть использованы вне контекста теплообмена. Может быть и заблуждаюсь. Но хотел подчеркнуть, что само по себе изменение тепловой энергии не подразумевает обязательного теплообмена с окружающей средой.

-- Fri Apr 19, 2019 16:10:29 --

Munin в сообщении #1388604 писал(а):

Для полноты надо упомянуть реакции, поглощающие и выделяющие энергию в виде света.

Я именно это и имел в виду, но не стал писать, поскольку не претендую на полноту - может быть в каких-то реакциях еще в каких-то формах подается/отводится энергия.

[Munin]

photon в сообщении #1388607 писал(а):

Но хотел подчеркнуть, что само по себе изменение тепловой энергии не подразумевает обязательного теплообмена с окружающей средой.

Вот с этим полностью согласен!

[wrest]

(Munin)

Munin в сообщении #1388604 писал(а):

Вот это как раз неверно.

Ваш текст:

Munin в сообщении #1388604 писал(а):

А у новых молекул в итоге будет какая-то кинетическая энергия, в среднем отличающаяся от величины $\tfrac{3}{2}k_B T$ в большую или в меньшую сторону. "Растворяясь" дальше в общем тепловом движении, они либо повышают, либо понижают общую температуру смеси.

Мой текст:

wrest в сообщении #1388570 писал(а):

Продукты реакции оказываются нагреты\охлаждены по сравнению с реагентами. Ну поскольку все это может быть "в одном котле", то нагретые\охлажденные продукты реакции нагревают\охлаждают реагенты и окружающую среду (если она есть и соприкасается с реагентами\продуктами реакции).

Ясно что свойство "теспература" одной молекуле не припишешь. Но в среднем - можно. Можете не отвечать. Направил бы вам в ЛС, но у вас ящик переполнен, так что остается только тут.

[realeugene]

Vladimirkey

В любой химической реакции энтропия как минимум не убывает, а вот энтальпия продуктов реакции, протекающей при постоянной температуре и давлении, может быть как больше, так и меньше энтальпии исходных веществ. Если энтальпия в ходе реакции понижается, для поддержания постоянной температуры система должна отдать избыточное тепло окружающей среде, и реакция экзотермическая. Если энтальпия повышается - то она может повыситься при постоянной температуре только за счёт теплопередачи от окружающей среды, и реакция эндотермическая. Если при этом теплообмен с окружающей средой затруднен, то продукты реакции должны нагреться или охладиться соответственно.

[Munin]

wrest в сообщении #1388615 писал(а):

Ясно что свойство "температура" одной молекуле не припишешь. Но в среднем - можно.

Поясняю. Со словом "среднее", "в среднем" надо аккуратно обходиться. Вопрос в том, по чему усреднять. Если вы собираетесь усреднять по всем молекулам, которые появились в элементарных актах реакции, то нет - этому нельзя приписать свойства температуры, как и отдельной молекуле. Хотя усреднить можно.

Если же вы собираетесь усреднять по молекулам, находящимся в тепловом равновесии, то да, это среднее соответствует свойству "температура". Но при этом, усреднение необходимо будет проводить по всем молекулам в данном веществе - это и молекулы реагентов, и молекулы продуктов реакции, и растворитель, и другие вещества, не участвующие в реакции (например, молекулы воздуха). И тут бессмысленно будет говорить, что продукты теплее или холоднее реагентов.

К сожалению, знание и понимание физики не сводится к повторению умных слов, а также "доказыванию", что вы были правы.