Калькулятор энтальпии
химических реакций
Рассчитайте тепловой эффект реакции ΔH, примените закон Гесса, определите теплоту сгорания топлива и количество теплоты через теплоёмкость — всё онлайн с таблицей стандартных значений.
Что такое энтальпия
Энтальпия (H) — термодинамическая функция состояния, равная сумме внутренней энергии системы и произведения давления на объём: H = U + pV. В химии и теплоэнергетике ключевую роль играет изменение энтальпии ΔH — тепловой эффект реакции при постоянном давлении, который напрямую измеряется в промышленных процессах.
Стандартная энтальпия образования
ΔH°f — теплота образования 1 моля вещества из простых веществ при 298 K и 1 атм. Для простых веществ ΔH°f = 0 по определению. Является основой для расчёта ΔH любой реакции через следствие из закона Гесса.
Закон Гесса
Тепловой эффект реакции не зависит от пути, а только от начального и конечного состояний системы. Это позволяет вычислять ΔH реакций, которые трудно осуществить напрямую, суммируя ΔH промежуточных реакций с учётом их стехиометрических коэффициентов.
Экзо- и эндотермические реакции
Если ΔH < 0 — реакция экзотермическая: система отдаёт теплоту в окружающую среду (горение, нейтрализация). Если ΔH > 0 — реакция эндотермическая: система поглощает теплоту (термическое разложение, электролиз). Знак ΔH определяет направление теплового потока.
Применение в теплоэнергетике России
Расчёты энтальпии лежат в основе проектирования и эксплуатации объектов российской промышленности и энергетики.
Тепловые электростанции (ТЭС)
На ТЭС России (Рефтинская, Сургутская, Троицкая) расчёт энтальпии водяного пара в паровом цикле Ренкина определяет КПД турбоагрегата. ΔH пара при дросселировании и расширении — ключевой параметр диспетчеров котельного оборудования.
Нефтепереработка
На НПЗ (Роснефть, Лукойл, Газпром Нефть) тепловой баланс ректификационных колонн рассчитывается через энтальпию нефтяных фракций. Расчёт теплоты сгорания мазута и нафты необходим для проектирования трубчатых печей и теплообменников.
Металлургия
В доменном производстве (ММК, НЛМК, Северсталь) энтальпия реакций восстановления железа определяет расход кокса. При электросталеплавильном производстве расчёт ΔH шлакообразования критичен для управления температурой ванны.
Ракетное топливо
В ракетных двигателях (Роскосмос, ОДК) теплота сгорания топливных пар (керосин + жидкий O₂, гептил + азотная кислота) рассчитывается термохимически. ΔH сгорания определяет удельный импульс и тяговооружённость ракеты-носителя.
ЖКХ и теплоснабжение
В системах централизованного теплоснабжения российских городов тепловая нагрузка рассчитывается через энтальпию сетевой воды: Q = G × (h₁ − h₂). Расчёт позволяет определить расход теплоносителя для отопления жилых кварталов.
Пищевая промышленность
На пищевых комбинатах (хлебозаводы, кондитерские фабрики, мясокомбинаты) тепловые расчёты пастеризации, стерилизации и заморозки основаны на теплоёмкости продуктов и энтальпии фазовых переходов. Оптимизация снижает энергозатраты.
Ключевые формулы/ термохимия
Все расчёты в термохимии строятся на нескольких фундаментальных соотношениях. Знание формул и условий их применимости — основа профессионального теплового расчёта.
1. Следствие из закона Гесса
Стандартный тепловой эффект реакции равен разности сумм стандартных энтальпий образования продуктов и реагентов с учётом стехиометрических коэффициентов.
ΔH°реакции = Σ [ν × ΔH°f(продукты)] − Σ [ν × ΔH°f(реагенты)]ν — стехиометрический коэффициент. Условие применения: стандартное состояние 298 K, 1 атм.
2. Закон Гесса (общая форма)
Тепловой эффект целевой реакции получается суммированием промежуточных реакций с их коэффициентами. Обратная реакция — смена знака ΔH.
ΔH_цель = Σ (k_i × ΔH_i)k_i — коэффициент (может быть дробным или отрицательным). Закон сформулирован Г. И. Гессом в 1840 году в Санкт-Петербурге.
3. Тепловой эффект через количество вещества
Для расчёта тепла, выделяемого/поглощаемого при реакции конкретного количества вещества. Основная формула в лабораторном и промышленном расчёте.
Q = n × ΔHn — количество вещества (моль), Q — тепловой эффект (Дж или кДж). При Q > 0 — теплота выделяется в систему.
4. Теплоёмкость при постоянном давлении
Количество теплоты при нагреве/охлаждении тела без фазовых переходов. Применяется при расчёте теплообменников, котлов, систем отопления.
ΔH = Q = m × Cp × ΔT = m × Cp × (T₂ − T₁)m — масса (г или кг), Cp — удельная теплоёмкость (Дж/(г·°C)), ΔT — изменение температуры.
5. Теплота сгорания топлива
Расчёт полезного тепла при сжигании с учётом КПД теплоустановки. Используется при проектировании котельных и теплогенераторов в ЖКХ и промышленности России.
Q_полезное = m × Q_н × ηQ_н — низшая теплота сгорания (МДж/кг), η — КПД (доли единицы). В российских нормах используют ГОСТ Р 54184.
Экзотермическая реакция: ΔH < 0, теплота выделяется в окружающую среду. Пример: горение метана ΔH = −890 кДж/моль.
Эндотермическая реакция: ΔH > 0, теплота поглощается из среды. Пример: разложение CaCO₃ ΔH = +178 кДж/моль.
Таблица стандартных энтальпий образования
Наиболее часто используемые вещества при температуре 298 K (25°C) и давлении 1 атм.
| Вещество | Формула | ΔH°f, кДж/моль | Тип |
|---|---|---|---|
| Углекислый газ | CO₂(г) | -393.5 | Оксид |
| Вода (жидкость) | H₂O(ж) | -285.8 | Оксид |
| Водяной пар | H₂O(г) | -241.8 | Оксид |
| Метан | CH₄(г) | -74.8 | Углеводород |
| Пропан | C₃H₈(г) | -103.8 | Углеводород |
| Октан (бензин) | C₈H₁₈(ж) | -250.1 | Углеводород |
| Аммиак | NH₃(г) | -46.1 | Неорг. |
| Оксид железа(III) | Fe₂O₃(т) | -824.2 | Оксид |
| Карбонат кальция | CaCO₃(т) | -1206.9 | Соль |
| Оксид алюминия | Al₂O₃(т) | -1675.7 | Оксид |
| Диоксид серы | SO₂(г) | -296.8 | Оксид |
| Ацетилен | C₂H₂(г) | +226.7 | Углеводород |
Источник: NIST-JANAF Thermochemical Tables. Красные значения — эндотермические соединения (ΔH°f > 0).
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор сварки
Расчёты сварки: режимы, расход материалов, предварительный нагрев, прочность шва, деформации
Калькулятор фрахтового класса (Freight Class)
Рассчитайте класс NMFC для вашего груза на основе плотности. Необходим для определения стоимости перевозки сборных грузов (LTL).
Калькулятор шифрования и криптографии
Расчёты криптографии: стойкость пароля, AES, RSA/ECC, хеширование, ключи, квантовая угроза
Медицинский калькулятор шкал риска и eGFR
Расчёт риска инсульта, тромбоза, оценка функции почек (eGFR CKD-EPI) и персонализированный календарь вакцинации.
Калькулятор патофизиологии
Анализ КЩС, анионный промежуток, осмолярность, доставка кислорода DO2, A-a градиент, дефицит воды, силы Старлинга.
Калькулятор геометрии (теоремы и фигуры)
Расчёт треугольников, четырёхугольников, окружностей. Теорема Пифагора, формула Герона, визуализация фигур.
Калькулятор контроля качества
Расчёты контроля качества: контрольные карты, Cp/Cpk, выборочный контроль, Парето, GR&R, стоимость
Калькулятор клинической психологии: BDI, STAI, MBI, GAD-7 и PHQ-9
Клинико-психологические шкалы онлайн: депрессия Бека (BDI-II), тревожность Спилбергера (STAI), выгорание Маслач (MBI), стресс PSS-10.
Калькулятор GPA: средний балл диплома и перевод оценок
Расчет GPA (среднего балла) для поступления в зарубежные вузы. Конвертер оценок из 5-балльной и 100-балльной системы в 4.0.
Калькулятор себестоимости: материалы + работа + накладные
Расчет полной себестоимости продукции. Учет прямых затрат (сырье, труд) и распределение накладных расходов. Расчет точки безубыточности и цены.
Калькулятор гипсокартона (ГКЛ)
Листы ГКЛ, профили, саморезы и шпаклёвка. Для стен, перегородок и потолков с учётом отходов.
Калькулятор ИМТ
Узнайте свой Индекс массы тела (ИМТ) онлайн. Простой и точный расчет для мужчин и женщин.
Калькулятор литья под давлением
Расчёты литья пластмасс: усилие смыкания, впрыск, цикл, охлаждение, пресс-форма, себестоимость
Ветеринарный калькулятор: дозировка, кормление, BCS и инфузия
Ветеринарные расчёты онлайн: дозировка лекарств, суточная норма кормления (RER/MER), упитанность BCS, инфузионная терапия, анестезия.
Калькулятор газовых законов
Расчёт параметров газа по уравнению идеального газа PV=nRT, законам Бойля-Мариотта, Шарля, Гей-Люссака. Конвертация единиц давления и объёма.