Перевод теплового эффекта в температуру продуктов реакции

[Svinks]

Здравствуйте, я озадачился такой вот проблемой. Если взять тепловой эффект химической реакции, разделить на теплоёмкость продукта. То получается, что температура продуктов экзотермических реакций имеют довольно высокое значение.

Например, при взаимодействии водорода с кислородом, получается вода. Тепловой эффект при 25 градусов -483,6 кДж/моль. Если это значение разделить на теплоёмкость воды 33,6 Дж/(моль*К), то получится температура полученных молекул воды 14392К! Как так? Почему этот метод не правильный?

[ИСН]

А что Вас смущает? Про огонь слышали когда-нибудь, полагаю? Вот это он и есть. Конкретные цифры там будут довольно сильно другие, но да, тысячи градусов.

[Svinks]

А как молекула воды вообще может существовать при такой температуре? И почему тогда не прогревается все остальное до такой температуры? Тут что то не верно.

[ИСН]

С ростом температуры может меняться и теплоёмкость (должны же когда-то разморозиться колебательные степени свободы), и тепловой эффект реакции. Реально температура будет пониже.

[Svinks]

Ну даже если в 2-5раз ниже, температура чудовищная!

А как быть с эндотермическими реакциями? И когда тепловой эффект равен нулю? Когда равно нулю, то получается температура достигает абсолютного нуля Кельвина? А когда эндотермические - то вообще отрицательная температура Кельвина!

[ИСН]

Какую температуру Вы готовы признать не чудовищной для пламени?
С нулём очень просто. Вот "реакция": $H_2O\to H_2O$. Тепловой эффект, несомненно, равен нулю. Станет ли температура "продуктов" равна 0K?
C эндотермическими тоже просто. Там обычно не бывает таких огромных эффектов, как при горении. Но если и получится, что формально продукты должны охладиться до диких температур - реально всё замёрзнет, реакция остановится и будет ждать, пока подвезут немножко тепла.

[Svinks]

То есть 0 - надо интерпретировать как неизменность температуры? А когда эндотермическая реакция - отнимать от начальной температуры? А экзотермическую тогда не надо прибавлять к начальной?

-- 15.01.2015, 14:00 --

Тогда реакционная способность после образования продуктов должна быть очень велика, если в среде есть те, вещества с которыми они могли бы прореагировать? Для экзотермических реакций.

[ИСН]

Svinks в сообщении #962472 писал(а):

То есть 0 - надо интерпретировать как неизменность температуры? А когда эндотермическая реакция - отнимать от начальной температуры?

Разумеется.

Svinks в сообщении #962472 писал(а):

Тогда реакционная способность после образования продуктов должна быть очень велика, если в среде есть те, вещества с которыми они могли бы прореагировать? Для экзотермических реакций.

Для столь сильно экзотермических - да, конечно. Суньте любой предмет в огонь - в большинстве случаев с ним что-нибудь, так сказать, прореагирует.

[Svinks]

Подытожу: значит я не нарушал никаких физических и математических законов, когда переводил тепловой эффект в температуру? Хотя на самом деле надо брать энергию Гиббса, для этого. Тогда значение температуры будет более точным.

Далее, получается если энергия Гиббса равняется нулю. То температура продуктов реакция равна температуре начальных веществ. Если энергия Гиббса отрицательная, то это должна быть прибавка температуры к начальной. Если положительная - то отнимаем из начальной температуры, конечную. Но ведь все равно есть вероятность получения отрицательной температуры Кельвина?

А то, что при сжигании водорода мы не получаем температуру пламени в 14к градусов объясняется стадийностью процесса, мы не сразу превращаем 1 моль водорода в воду, а через цепочки реакций. Поэтому тепловой эффект успевает рассеиваться в окружающую среду. Я все верно понял?

-- 15.01.2015, 14:47 --

А вот теперь такой вопрос. Если мы допусти проводим процесс в электрическом разряде. Получаются радикалы, которые могут образовывать новые вещества, либо рекомбинировать обратно. Получается, что реакционная способность у тех молекул что рекомбинировали обратно, намного выше чем у исходной молекулы, которая не была подвергнута разряду? А связано это с тем, что у этой молекулы увеличился запас энергии, её температура возросла? Ну тут имеется в виду совокупность молекул, а не одна молекула.

[ИСН]

Правильно было сначала. Тепловой эффект - это энтальпия. Энергию Гиббса брать не надо, она про другое.

Svinks в сообщении #962484 писал(а):

Но ведь все равно есть вероятность получения отрицательной температуры Кельвина?

Если Вы и найдёте такую реакцию, которая при формальном подсчёте даёт отрицательную T на выходе - ну Вы же в курсе, что при абс. нуле молекулы сидят и не прыгают? Вот значит, и эта реакция при нуле (а реально, скорее всего, задолго до нуля) затормозится и не пойдёт до конца.
Но я теперь что-то сомневаюсь в возможности такой реакции даже теоретически. Эндотермические реакции идут за счёт выигрыша по энтропии, а она при абс. нуле, грубо говоря, сама стремится к нулю. Какой уж тут выигрыш.

Svinks в сообщении #962484 писал(а):

Получается, что реакционная способность у тех молекул что рекомбинировали обратно, намного выше чем у исходной молекулы (...)?

У молекулы, которая только что рекомбинировала из двух радикалов, энергии столько же, как у двух радикалов. Ей ничего не стоит сейчас же разлететься обратно на два радикала. Она так и делает иногда. А иногда успевает высветиться или сбыть энергию на столкновениях, остыть, и таким образом стать нормальной молекулой.

[Svinks]

Мне все-таки кажется, что надо брать энергию Гиббса для расчёты температуры продуктов, а не энтальпию. Поскольку часть энергии теплового эффекта расходуется на энтропию, а энергия Гиббса выражает уже остаток энергии, который надо учитывать при расчёте температуры.

[ИСН]

[Svinks]

ИСН в сообщении #962545 писал(а):

:shock:

Я сморозил эпичную глупость, да?

Ну я по формуле смотрел. Мы из энтальпии отнимаем энтропию, получаем Гиббса. Значит Гиббса надо и брать для расчёта теплоты продуктов. К слову вообще энергия Гиббса обычно куда расходуется в процессах? Просто переходить в тепло? Для газов я как понимаю, энтропия - это совершение работы газа, то есть его расширение.

[ИСН]

Не надо смотреть по формуле, если это приводит к таким результатам. Что такое энтальпия и как Вы это понимаете?

[Svinks]

Энтальпия - тепловой эффект. Это энергия которая поглощается/выделяется в результате химических реакций. Вызвано это тем, что температура полученных молекул имеют отличное значение от начальных. То естьв экзотермических реакциях, температура молекул продуктов реакции выше, чем начальных. В эндотермических ниже. Но если смотреть по уравнению Гиббса, то часть энергии химической реакции, а именно энтальпии затрачивается на увеличение энтропии. То есть для газа, это как бы его расширение в объеме, опять же это вызвано для экзотермических реакций температурой, больший объем как бы занимают молекулы.