ВОПРОС 1.Тепло, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами :
.
Первое начало термодинамики — это закон сохранения и превращения энергии применительно к термодинамическим процессам.
Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.
Проще говоря, энтальпия — это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении.
Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых стандартных состояниях.
Например, стандартная энтальпия образования 1 моль метана из углерода и водорода равна тепловому эффекту реакции:
С(тв) + 2H2(г) = CH4(г) + 74.9 кДж/моль.
Стандартная энтальпия образования обозначается ΔHfO
Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования конечных и начальных участников реакций с учетом их стехиометрических коэффициентов.
|
ΔH = ΣΔHобр.конечн – ΣΔHобр.нач |
1. Пиролиз. В истинном процессе пиролиза углеродсодержащий материал подвергается термическому разложению с целью получения газа, органической жидкости и углистого вещества. Этот процесс, иногда называемый сухой перегонкой, завершается в нормальных атмосферных условиях, при которых с газом удаляются кислород, пар и СО.
2. Шлакообразование. В нижней части реактора температура выше температуры плавления золы. Поэтому зола опускается в виде расплавленного шлака в охлаждающий резервуар.
3. Газификация. Восстановительный процесс, или газификация, представляет собой реакцию, происходящую между углеродсодержащим веществом отходов с С02 и парами воды, в результате которой получается топливный газ. Эта реакция является эндотермической, т.е. для ее осуществления требуется подвод тепла. Так же как и в реакциях пиролиза, это тепло обеспечивается за счет сжигания углистого вещества в присутствии подаваемого в реактор кислорода.
4. Сжижение. В процессе пиролиза получают жидкое топливо и газ. В тех случаях, когда наиболее важным продуктом производства является жидкое топливо, процесс называют сжижением.
Первый закон термодинамики живых организмов
Поступление пищи обеспечивает энергию, которая используется для выполнения различных функций организма или сохраняется для последующего использования. Энергия высвобождается из пищевых продуктов в процессе их биологического окисления, которое является многоступенчатым процессом.
Энергия пищевых продуктов используется в клетках первоначально для синтеза макроэргических соединений - например, аденозинтрифосфорной кислоты (ATФ). ATФ, в свою очередь, может использоваться как источник энергии почти для всех процессов в клетке.
Пищевые вещества окисляются вплоть до конечных продуктов, которые выделяются из организма. Например, углеводы окисляются в организме до углекислого газа и воды. Такие же конечные продукты образуются при сжигании углеводов в калориметре:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O
Величина энергии, высвобождаемой из каждого грамма глюкозы в этой реакции, составляет 4,1 килокалории (кКал). Столько же энергии, образуется при окислении глюкозы в живых клетках, несмотря на то, что процесс окисления в них является многоступенчатым процессом и происходит в несколько стадий. Этот вывод основан на принципе Гесса, который является следствием первого закона термодинамики: тепловой эффект многоступенчатого химического процесса не зависит от его промежуточных этапов, а определяется лишь начальным и конечным состояниями системы.
Таким образом, исследования с помощью калориметра показали среднюю величину физиологически доступной энергии, которая содержится в 1грамме трех пищевых продуктов (в килокалориях): углеводы - 4,1; белки - 4,1; жиры - 9,3.
С другой стороны, в конечном итоге вся энергия, поступившая в организм, превращается в теплоту. Также при образовании АТФ лишь часть энергии запасается, большая - рассеивается в форме тепла. При использовании энергии ATФ функциональными системами организма большая часть этой энергии также переходит в тепловую.
Оставшаяся часть энергии в клетках идёт на выполнении ими функции, однако, в конечном счёте, превращается в теплоту. Например, энергия, используемая мышечными клетками, расходуется на преодоление вязкости мышцы и других тканей. Вязкое перемещение вызывает трение, что приводит к образованию тепла.
Другим примером является расход энергии, передаваемой сокращающимся сердцем крови. При течении крови по сосудам вся энергия превращается в тепло вследствие трения между слоями крови и между кровью и стенками сосудов.
