2.5. Закон Гесса

 

Висновок з першого закону термодинаміки такий: тепловий ефект в конкретних умовах проходження процесу (p = const або V = const) визначається тільки початковим та кінцевим станами системи, але не залежить від шляху переходу. Цей висновок справедливий для будь-якого переходу системи зі стану 1 у стан 2 (див. рівняння Клапейрона для ідеального газу), коли ігнору­ються проміжні стани.

Розглянемо такі термохімічні рівняння:

 


Висновок з першого закону термодинаміки узагальнив Гессе:

Сума теплових ефектів одного ряду процесів, які проходять послідовно, дорівнює сумі теплових ефектів іншого ряду проце­сів, які проходятьть послідовно, якщо початкові та кінцеві ста­ни системи однакові.

Із закону Гесса можна отримати такі висновки.

Висновок 1. Тепловий ефект реакції утворення речовини рів­ний, але протилежний за знаком тепловому ефекту реакції її роз­кладення.

Висновок 2. Тепловий ефект складної хімічної реакції дорів­нює різниці сумарних теплот утворення кінцевих та початкових продуктів:

аИх.р. =ЕУіАИ°д -Еу,АИ°,ш

де ДИ0^ і - стандартна теплота (ентальпія) утворення, або, іншими словами, теплота, яка виділяється при утворенні 1 моля даної речовини з простих речовин за стандартних умов.

Висновок 3. Тепловий ефект хімічної реакції дорівнює різни­ці сумарних теплот згорання початкових речовин та сумарних те-плот згорання кінцевих речовин:

аи^^ан С,п -х^ан с,к,

де ДИ°С і - стандартна теплота (ентальпія) згорання, або теп­лота, яка виділяється при згоранні 1 моля речовини до вищих ок­сидів за стандартних умов.

Висновок 3 еквівалентний висновку 2, оскільки для багатьох органічних речовин при аналізі реальних або очікуваних хімічних реакцій, як правило, використовують не теплоту утворення, а те­плоту згорання.

 

 

 

 

 

Подпись: 2.6. Калорійність харчових продуктів

 

 

 

 

 

 

 


Розглянемо застосування закону Гесса та висновків з нього для деяких практичних цілей. Відомо, що кількісним показником енергетичної активності харчових продуктів є калорійність. Вони забезпечують організм людини та інші живі організми необхід­ними компонентами життєдіяльності. Основними з них є жири, білки та вуглеводи. З точки зору функціонування організму кало­рійність харчових продуктів - це енергія, акумульована у жи­рах, білках та вуглеводах. Цей показник для кожного продукту можна визначити експериментально шляхом руйнування продук­тів у спеціальних калориметричних бомбах (калориметрах), а та­кож оцінити теоретично з використанням висновків із закону Гесса. Калорійність вимірюється у калоріях (1 ккал = 4,1868 кДж/кг). Калорійність жирів складає величину приблизно 38 кДж/кг, а білків та вуглеводів - 18 кДж/кг.

Вуглеводи повністю згорають в організмі людини. Жири за­своюються тільки у вигляді емульсій і накопичуються. Білки не повністю переробляються організмом і виводяться з нього у ви­гляді сполук сечовини.

Застосування висновків із закону Гесса для визначення кало­рійності харчових продуктів показує схема на рис. 1. Використо­вуючи її, можна отримати невідоме значення АНх, яке відповідає постачанню енергії в організм людини за рахунок вживання пев­


них продуктів. Так, наприклад, були отримані такі експеримента­льні дані енергетичної активності харчових продуктів: хліб -12,0 кДж/г; крупа - 13,5 кДж/г; молоко - 3,0 кДж/г; свинина -15,0 кДж/г; риба - 3,0 кДж/г; яблука - 2,5 кДж/г; пиво -1,8 кДж/г. Маючи ці дані, можна складати науково обґрунтовані норми харчування людей та тварин. Наприклад, людина у стані спокою витрачає 6,3 кДж, а та, що працює - приблизно 10...13 кДж. Загалом вона витрачає стільки енергії, скільки пот­ребує звичайна лампочка потужністю 100 Вт за 24 години безпе­рервної роботи.