Энтальпия. Закон Гесса

Жизнедеятельность организмов, как и работа тепловой машины, сопровождается выделением в окружающую среду тепловой энер­гии за счет дыхания, пищеварения, работы мышц.

Удельной теплопродукцией называют количество теплоты, выде­ляемое единицей массы животного в единицу времени:

g = Qt/m,

где Qt - количество теплоты, выделяемое в единицу времени; m - масса; g - удельная теплопродукция.

Теплопродукция пропорциональна массе организма. Удельная теплопродукция уменьшается с увеличением массы. Такую зависимость можно объяснить тем, что с увеличением размера и массы животного уменьшается отношение его поверхности к объему. Для компенсации большой потери тепло­ты мелкими животными требуется более высокая интенсивность метаболизма и, соответственно, потребление большего количества пищи. Этим можно объяснить необычайную прожорливость грызу­нов и мелких птиц.

Живые организмы - открытые термодинамические системы, существующие в условиях постоянства давления и температуры. Поэ­тому для оценки их жизнедеятельности важен еще один термодина­мический параметр (функция) - энтальпия.

Энтальпия (от греч. - нагреваю) - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении.

Рассчитывается по формуле:

H=U + P∙ V

где Н - энтальпия, U - внутренняя энергия, P - давление, V - объём.

Энтальпия - термодинамическая функция, которая, подобно тем­пературе, давлению, объему и внутренней энергии, характеризует систему. Абсолютное значение энтальпии для рассматриваемой сис­темы определить невозможно и в термодинамических расчетах фи­гурирует лишь изменение энтальпии Δ Н, происходящее при пере­ходе системы из одного состояния в другое.

Физический смысл введения понятия энтальпии: изменение энтальпии - это тепло, подведенное к системе в изобарическом процессе (при постоянном давлении). Практическое применение этой функции основано на том, что множество химических процессов в реальных или лабораторных условиях реализуются именно при постоянном (атмосферном) давлении, когда резервуар открыт. Так, энтальпия образования сложного вещества - количество энергии, которое выделяется или поглощается при образовании сложного вещества из простых веществ.

Все химические реакции сопровождаются выделением (экзотермические) или поглощением (эндотермические) тепла. Мерой теплоты реакции служит изменение энтальпии Δ Н, которая соответствует теплообмену при постоянном давлении. В случае экзотермических реакций система теряет тепло и Δ Н - величина отрицательная. В случае эндотермических реакций система поглощает тепло и Δ Н - величина положительная.

Введенная функция лежит в основе закона Гесса - основного следствия первого закона термодинамики. Он формули­руется следующим образом: тепловой эффект химической реакции, имеющей ряд промежуточных стадий, не зависит от пу­ти, а определяется лишь разностью энтальпий конечных и исходных продуктов реакции.

Известно, что биохимические пре­вращения в организме проходят множество промежуточных стадий, которые не всегда выявлены и доказаны. На основании закона Гесса, не зная промежуточных звеньев биохимического процесса, имея данные лишь о начальных и конечных продуктах реакции, можно вычислить суммарный энергетический эффект.

Закон Гесса используется для вычисления калорийности пище­вых продуктов и составления пищевых рационов человека и живо­тных.

Предложения интернет-магазинов bambook.com В. Н. Ильин Термодинамика и социология: Физические осно… 411 грн. Купить bambook.com В. Н. Пармон Термодинамика неравновесных процессов для х… 1402 грн. Купить bambook.com И. М. Колесников… Сборник задач по термодинамике физико-химич… 1608 грн. Купить bambook.com И. М. Колесников… Сборник задач по термодинамике физико-химич… 1608 грн. Купить bambook.com И. Л. Касаткина Репетитор по физике. Механика. Молекулярная… 363 грн. Купить bambook.com Касаткина И. Л. Репетитор по физике. Механика. Молекулярная… 363 грн. Купить

Реклама на сайте с посещаемостью больше 100 тыс. в сутки