Раздел термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических реакций, зависимость их от состава и строения реагентов и от условий проведения реакций, называется термохимией.

В термодинамике для изучения выделяют термодинамическую с истему - совокупность тел, выделенную из окружающего пространства и являющуюся объектом исследования.

Чаще всего имеют дело с закрытыми системами, которые не обмениваются с внешней средой веществом, но обмениваются энергией. Если же нет обмена и энергией, то это - изолированная система.

Системы могут отличаться количеством фаз.

В гомогенной системе все вещества находятся в одном агрегатном состоянии, в одной фазе.

В гетерогенной системе вещества находятся в различных агрегатных состояниях, нескольких фазах.

Фаза – это часть системы, однородная во всех ее точках по химическому составу и свойствам и отделенная от других фаз системы поверхностью раздела.

Одна и та же система может находиться в различных состояниях. Для характеристики состояния системы используются такие измеримые свойства, как масса (m), температура (Т), объем (V), давление (P), концентрация (С) и др. - термодинамические параметры.

На основании этих простых параметров можно определить другие, более сложные, переменные величины, которые также используются для характеристики состояния системы и тех изменений, которые в ней происходят - термодинамические функции. Часть таких функций являются функциями состояния. Это такие функции, которые зависят от начальных и конечных параметров и не зависят от пути процессов. Таковыми являются внутренняя энергия и некоторые другие функции.

Другие термодинамические функции, например, тепловые эффекты (Q) и работа, совершаемая системой (А), не являются функциями состояния.

Внутренняя энергия (U) – это функция состояния, которая характеризует полный запас энергии системы. Ее абсолютную величину нельзя определить, однако на практике достаточно знать изменение энергии при переходе системы из одного состояния в другое.

Изменение состояния системы, сопровождающееся изменением хотя бы одного из параметров системы во времени, называется термодинамическим процессом.

Процессы при постоянной температуре называют изотермическими, при постоянном объеме - изохорными, при постоянном давлении - изобарными.

Количественное соотношение между изменением внутренней энергии, теплотой и работой устанавливает первый закон термодинамики:

. (4.1)

Первый закон термодинамики является формой выражения закона сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не исчезает и не возникает, она переходит из одной формы в другую в строго определенных, всегда эквивалентных количествах. В данном случае тепловая энергия расходуется на изменение внутренней энергии и на работу системы против внешних сил или на работу внешних сил над системой.

Для изохорного процесса уравнение (4.1) запишется в виде

Для изобарного процесса:

Qp = DU + РDV = U₂ - U₁ + pV₂ - pV₁ = (U₂ + pV₂) - (U₁ + pV₁).

Обозначая (U + pV) º Н, получим функцию H, которая носит название энтальпия процесса. Тогда

Q_p = H₂ - H₁ = DH = DU + pDV. (4.2)

Изменение энтальпии (DН) - тепловой эффект изобарно-изотермического процесса.

Поскольку значение DН определяется разностью Н₂ и Н₁ и не зависит от пути и способа проведения процесса, энтальпия является функцией состояния системы (так же как и U).