15. Закон Гесса

Гесс в 1840 г. опытным путем установил закон, который является основным законом в термохимии. Он не только открыл этот закон, но и широко использовал его в качестве метода исследования.

Закон гласит, что тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме V или давлении зависит лишь от начального и конечного состояний вещества и не зависит от того пути, по которому систему переводят из одного состояния в другое. Этот закон был открыт Гессом раньше, чем было получено уравнение первого закона термодинамики. Он является частным случаем первого закона термодинамики.

Количественное выражение первого закона термодинамики (4,4) имеет вид:

Если в системе происходит изохорный процесс, то

а если изобарный, то:

где полные дифференциалы.

Отсюда следует, что при или величины суть полные дифференциалы, что и подтверждает закон Гесса.

Закон Гесса широко используется при термохимических расчетах. Он позволяет вычислять тепловые эффекты и для таких химических реакций, тепловые эффекты которых на опыте трудно определить.

При этих расчетах используются специальные таблицы тепловых эффектов химических реакций, которые с большой точностью определены опытным путем. Специальные стандартные таблицы позволяют легко подсчитать тепловой эффект химической реакции, если известна теплота образования всех участвующих в ней веществ. Так как мы в дальнейшем часто будем встречаться с этим понятием, то необходимо ввести его определение.

Теплотой образования называется тепловой эффект реакции образования данного соединения из соответствующих простых веществ.

В термодинамике принято считать, что теплота положительна, если она поглощается системой, а в термохимии, наоборот, считается положительной та теплота, которая выделяется при реакции.

Рассмотрим пример подсчета теплового эффекта реакции на основании закона Гесса.

Допустим, что требуется найти тепловой эффект реакции

Пользуясь стандартными таблицами, находим:

Вычитая из первых двух равенств третье, получим:

откуда: