-Эндо и -экзо термические реакции

[Munin]

Vladimirkey в сообщении #1389325 писал(а):

Да, я собственно хотел такой пример, где среда с теплообменом не играет роль в реакции, то есть реакция независимо от всего происходит и, как следствие, поглощает, либо выделяет тепло.

Среда с теплообменом играет роль почти всегда. Если реакция эндотермическая, то охладив среду, реакцию можно остановить. Если реакция экзотермическая, то бывают и случаи, когда никаким охлаждением её не остановишь. Но всё равно, инициирование реакции может потребовать определённой температуры.

Чтобы понимать нелепость ваших требований, надо понимать роль температуры, теплообмена и энергетического баланса реакции. Вы, видимо, всё ещё недостаточно разобрались. Вам надо не примеры требовать, а систематизировать свои знания.

Пожалуйста, изложите всем ещё раз своё текущее нынешнее понимание терминов "эндотермическая" и "экзотермическая реакция". Будем смотреть, что надо дальше уточнять и поправлять.

[Vladimirkey]

Munin в сообщении #1389344 писал(а):

Пожалуйста, изложите всем ещё раз своё текущее нынешнее понимание терминов "эндотермическая" и "экзотермическая реакция". Будем смотреть, что надо дальше уточнять и поправлять.

Экзотермическая реакция - реакция, идущая с выделением тепловой энергии.
Процесс: Выделение тепловой энергии происходит вследствие того, что для образования продуктов реакции требуется меньше энергии, излишек энергии получается в виде тепловой энергии.
Уточнения, как я понял:
1) Тепловая энергия выделяется вне зависимости от температуры среды, которая ее окружает.
2) Иногда необходимо отводить это тепло во вне, чтобы поддерживать температуру реакции, тогда необходима среда, куда будет сбрасываться количество теплоты вследствие теплообмена.
3) Судя по примерам, вокруг реакции может находится очень высокая температура, но реакция все равно будет идти и выделять тепло. Механизм этого всего я понимаю так: так как $2$-ой закон термодинамики не нарушить, то теплота все равно будет поступать в реакцию (из-за разницы температур), то есть сначала из-за теплообмена тепло поступит в реакцию, к этому теплу добавиться тепло вследствие реакции и когда температура реакции станет выше, чем среда, тогда она сможет нагреть среду (это о механизме с порохом, который привел Toolt).

Я тут подумал, что не понимаю вот такую вещь тогда: если в реакции тепло выделилось, то оно нагрело продукты реакции и в итоге, как бы тепло поглотилось самой реакцией, то есть энергия вернулась сама к себе в виде тепла (При хорошей теплоизоляции, например), тем самым $\Delta H = 0$?
О том, что энтальпия $\Delta H < 0$ в реакции можно говорить только тогда, когда выделившееся тепло не осталось в системе, а было отдано?

Эндотермическая реакция - реакция, идущая с поглощением тепла.
Я здесь не совсем понял опыт с растворением соли и воды, точнее, его механизм.
Энергия не может ниоткуда возникнуть и исчезнуть, поэтому для -эндотермической реакции нужно откуда-то эту энергию подводить (брать) извне.
Таким образом, слово "Поглощение" в данном контексте как раз для меня означает "Подвести извне", дать энергии для осуществления данной реакции, но энергию можно дать, например, подвести тепло к реакции и так далее (тем самым охладив что-нибудь).
В опыте соль с водой, откуда эта энергия берется и подводится?

Я, собственно говоря, часто встречаюсь со словом "Поглощение тепла" и не могу понять смысл слова "Поглощение", например при кипении тоже происходит "Поглощение тепла", но тепло поглощается тогда, когда есть разница температур, а не просто реакцию запускаем и она откуда угодно может "Поглотить" тепло. Также при конденсации происходит "Выделение тепла", но тепло выделяется в том смысле, что его нужно отвести, создав разницу температур, само по себе оно не будет выделяться. В общем, смысл слова "Поглощение" хочется связать со словом "Передача тепла от более нагретого к менее нагретому", это собственно и хотят этим словом сказать.

[realeugene]

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

реакция, идущая с выделением тепловой энергии

Пожалуйста, напишите ваше определение понятия "тепловая энергия"?

[Vladimirkey]

realeugene в сообщении #1389562 писал(а):

Пожалуйста, напишите ваше определение понятия "тепловая энергия"?

Под тепловой энергией я понимаю кинетическую энергию хаотического движения молекул.

[realeugene]

Vladimirkey в сообщении #1389566 писал(а):

Под тепловой энергией я понимаю кинетическую энергию хаотического движения молекул.

И в жидкостях?

[Vladimirkey]

realeugene в сообщении #1389569 писал(а):

И в жидкостях?

В жидкостях получается кинетическая энергия колебаний молекул.

[realeugene]

Vladimirkey в сообщении #1389573 писал(а):

В жидкостях получается кинетическая энергия колебаний молекул.

У вас есть грузик на пружинке. Вы по нему стукнули. Грузик начал болтаться туда-сюда. Чему равна средняя потенциальная энергия пружины за большой период времени? Силой тяжести пренебречь.

[Munin]

Vladimirkey
Спасибо! Не зря я попросил.

Некоторые фразы и обороты в ваших словах указывают на проблемы и недостаточное понимание.

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

Экзотермическая реакция
Процесс: Выделение тепловой энергии происходит вследствие того, что для образования продуктов реакции требуется меньше энергии, излишек энергии получается в виде тепловой энергии.

Требуется меньше энергии, чем что?

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

Уточнения, как я понял:
3) Судя по примерам, вокруг реакции может находится очень высокая температура, но реакция все равно будет идти и выделять тепло. Механизм этого всего я понимаю так: так как $2$-ой закон термодинамики не нарушить, то теплота все равно будет поступать в реакцию (из-за разницы температур), то есть сначала из-за теплообмена тепло поступит в реакцию, к этому теплу добавиться тепло вследствие реакции и когда температура реакции станет выше, чем среда, тогда она сможет нагреть среду.

Здесь много оборотов указывает на то, будто вы воображаете, что реакция - это какое-то отдельное место, с отдельной температурой, и каким-то теплообменом. А среда - почему-то вокруг. Так, что ли?

Это полная нелепица. Среда - это просто название для всех веществ в том самом месте, где происходит реакция (зона реакции). Никакой отдельной температуры, никакого теплообмена там нет и быть не может.

Вам надо оторваться от понятия "температура", которое вам только мешает, и сосредоточиться на понятии "энергия". Во всех видах: теплота, химическая энергия, разные разности энергий, и т. п.

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

Энергия не может ниоткуда возникнуть и исчезнуть, поэтому для -эндотермической реакции нужно откуда-то эту энергию подводить (брать) извне.

"Эндотермическая" пишется безо всяких чёрточек.
Вы понимаете, что у любого вещества и так есть энергия? Тепловая энергия.

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

Я, собственно говоря, часто встречаюсь со словом "Поглощение тепла" и не могу понять смысл слова "Поглощение", например при кипении тоже происходит "Поглощение тепла", но тепло поглощается тогда, когда есть разница температур, а не просто реакцию запускаем и она откуда угодно может "Поглотить" тепло.

Вот эта идея про разность температур вам мешает. Теплота поглощается из теплоты вещества, в том месте, в котором поглощается. Уже потом, как следствие, вещество может из-за этого охладиться, а охладившись, начать забирать энергию от другого более тёплого окружающего вещества. Но это не единый процесс, а два разных. Они бывают в любых сочетаниях.

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

Также при конденсации происходит "Выделение тепла", но тепло выделяется в том смысле, что его нужно отвести, создав разницу температур, само по себе оно не будет выделяться.

И здесь аналогичная ерунда.

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

В общем, смысл слова "Поглощение" хочется связать со словом "Передача тепла от более нагретого к менее нагретому", это собственно и хотят этим словом сказать.

Хочется, но не надо. Хотят сказать не это.

[realeugene]

Munin в сообщении #1389585 писал(а):

Вы понимаете, что у любого вещества и так есть энергия? Тепловая энергия.

Ай-я-яй... Теплота - это не термодинамическая функция. У вещества нет "тепловой энергии". Собственно, поэтому и было принято в школе писать $\delta Q$, а не $dQ$.

[Munin]

Ой. Каждый день новости.

[realeugene]

Теплота - это энергия, которая передаётся при теплопередаче. Эта переданная энергия может изменить внутреннюю энергию, а может израсходоваться, частично или полностью, на совершение работы против внешних сил. Например, для одноатомного идеального газа $C_v=\frac32R, C_p=\frac52R$. Для нагрева этого газа на 1 градус при постоянном давлении требуется ему передать больше тепла, чем при постоянном объёме. При этом, изменение внутренней энергии идеального газа в двух случаях в точности одинаковое: внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления или объёма, она зависит только от температуры. В отличии от его энтропии. При изотермическом расширении идеального газа его внутренняя энергия вообще не изменяется, а тепло ему передаётся.

Тепловой функцией ещё называют энтальпию. Вот она - термодинамическая функция. Но вот только первое начало термодинамики формулируется для энергии, а не для энтальпии. Да и эффект Джоуля-Томсона - это пример, когда у газа изменяется температура (и начинаются процессы теплопередачи с окружающей средой), но энтальпия его сохраняется при существенном возрастании энтропии.

[Munin]

realeugene в сообщении #1389606 писал(а):

Теплота - это энергия, которая передаётся при теплопередаче.

Ну надо же. Буду в курсе, что некоторые и так говорят. Пока.

[realeugene]

Munin в сообщении #1389609 писал(а):

Ну надо же. Буду в курсе, что некоторые и так говорят. Пока.

STEPHEN J. BLUNDELL AND KATHERINE M. BLUNDELL, "Concepts in Thermal Physics", Oxford University Press, 2006, p. 13:

Цитата:

heat is energy in transit.

- определение в рамочке.

И вам всего хорошего.

[Toolt]

Vladimirkey в сообщении #1389560 писал(а):

1) Тепловая энергия выделяется вне зависимости от температуры среды, которая ее окружает.
2) Иногда необходимо отводить это тепло во вне, чтобы поддерживать температуру реакции, тогда необходима среда, куда будет сбрасываться количество теплоты вследствие теплообмена.
3) Судя по примерам, вокруг реакции может находится очень высокая температура, но реакция все равно будет идти и выделять тепло. Механизм этого всего я понимаю так: так как $2$-ой закон термодинамики не нарушить, то теплота все равно будет поступать в реакцию (из-за разницы температур), то есть сначала из-за теплообмена тепло поступит в реакцию, к этому теплу добавиться тепло вследствие реакции и когда температура реакции станет выше, чем среда, тогда она сможет нагреть среду (это о механизме с порохом, который привел Toolt).

1)- Верно лишь в том смысле, что для протекания экзотермической реакции не нужна "разница температур" как "движущая сила" реакции. Но в другом неверно (об этом здесь уже говорилось): иногда экзотермическую реакцию можно затормозить или вовсе остановить именно "низкой температурой среды". И еще: порох будет гореть в печке независимо от того, разогрета она или нет, но при этом нельзя говорить о "независимости выделения тепловой энергии от температуры среды". Очень даже зависит. Скорость химической реакции (и экзотермической в том числе) зависит от температуры: по правилу Вант-Гоффа скорость реакции (соответственно и скорость тепловыделения) увеличивается в 2-4 раза при увеличении температуры на каждые 10 градусов. (Заметим, что сами вступающие в реакцию вещества - это тоже "среда").
2) - Совершенно верно. Это одна из проблем, которую приходится решать на химических производствах: для поддержания указанной в регламенте температуры процесса, происходящего с выделением тепла, иногда необходимо отводить выделяющийся излишек тепла, иначе возможен неконтролируемый рост температуры, что может привести к появлению совершенно других химических реакций, к выбросам, возгораниям, взрывам. Да и просто можно, как говорят, "сварить козла". То есть, как видим, "разницу температур" здесь создают не как "движущую силу" процесса, а очень даже наоборот.
3) - Сумбурно и не совсем верно (в части механизма). Порох нагреется в разогретой печке, как и любое другое холодное тело, контактирующее с горячим, и да, из-за разницы температур тепло перейдет от разогретых газов к крупинкам пороха. При достижении температуры воспламенения пороха он вспыхнет и отдаст тепловую энергию горения в окружающую среду (газам и стенкам печи). То есть тепло сгорания пороха будет отдано "среде" в любом случае. Но приведет ли это к увеличению температуры "среды" - а вот это не обязательно. Вот если печка не дровяная буржуйка, а скажем плазменная, с температурой "среды" 10000 градусов? Порох в такой печи конечно при сгорании тоже отдаст свою тепловую энергию "среде". При этом общее количество теплоты, содержащейся в газах и стенках печи увеличится ровно на величину поступившей теплоты. Но вот температура этих смешавшихся газов возможно даже уменьшится, так как температура продуктов сгорания пороха ниже уже имеющейся температуры газов в печи.

[arseniiv]

Toolt в сообщении #1389652 писал(а):

по правилу Вант-Гоффа скорость реакции (соответственно и скорость тепловыделения) увеличивается в 2-4 раза при увеличении температуры на каждые 10 градусов

Чтобы не возникало иллюзий, надо добавить, что оно эмпирическое и годится для узкого интервала температур (ru.wikipedia пишет про 0…100 °C). Испорченный физикой ум, конечно, сразу заподозрит неладное (больно уж экспоненциально, когда интересующие значения энергии пропорциональны абсолютной температуре), но ради ТС и кого-нибудь мимо проходящего это нужно отмечать отдельно.

-- Сб апр 27, 2019 00:34:04 --

Как мне показалось, ТС когда-то путал температуру и теплоту, но накануне этой темы засомневался и сейчас должен их уже отличать, а остальную путаницу разбирать можно бесконечно — нитка за нитку…