Nguyên lý I nhiệt động học áp dụng cho chuyển hóa hóa học:

2.3.1. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học:

- Khái niệm: Hiệu ứng nhiệt dQ của phản ứng hóa học là lượng nhiệt hệ sinh ra trong phản ứng: dQ = - Q

- Xét phản ứng diễn ra trong điều kiện đẳng tích thì A = 0 nên dQv = -Q = -dU

Vậy: Hiệu ứng nhiệt trong quá trính đẳng tích bằng độ giảm nội năng của hệ.

- Xét phản ứng diễn ra trong điều kiện đẳng áp:

dQp = -Q = - dU - PdV = -d(U + PV) = -dH

Đại lượng H = U + PV gọi là entanpi của hệ.

Vậy: Hiệu ứng nhiệt trong quá trình đẳng áp bằng độ giảm entanpi của hệ.

2.3.2. Định luật Hertz:

Khi áp dụng nguyên lý I cho các chuyển hóa hóa học, Hertz đưa ra đinh luật:

Hiệu ứng nhiệt của các chuyển hóa hóa học xảy ra qua các quá trình trung gian chỉ phụ thuộc vào dạng và trạng thái của các chất ban đầu và chất cuối mà không phụ thuộc vào các quá trình trung gian

Định luật Hertz có ý nghĩa cho phép xác định hiệu ứng nhiệt của các phản ứng mà vì lý do nào đó không thể xảy ra trong điều kiện thí nghiệm hoặc không thể đo trực tiếp được hiệu ứng nhiệt của nó.

Định luật cũng giúp khẳng định một phản ứng nào đó có xảy ra qua các phản ứng trung gian hay không.

Ví dụ:

Ta không thể xác định được hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy cacbon (C) ở thể rắn thành oxitcacbon (CO) ở thể khí vì trong quá trình đốt luôn có kèm theo một lượng khí CO2 thoát ra.

Tuy nhiên có thể xác định được hiệu ứng nhiệt của hai phản ứng:

Crắn + O2 khí CO2 + 97 kcal/mol

COrắn + O2 khí CO2 khí + 68 kcal/mol

Từ hai phản ứng có:

Crắn + O2 khí CO khí + 29 kcal/mol

Khi đốt cháy trực tiếp 1 mol glucoza thành CO2 và H2O thì tỏa ra 688 kcal.

Trong tế bào cũng có quá trình oxy hóa glucoza và tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O nên theo định luật cũng tỏa ra nhiệt lượng 688 kcal;

Nhưng tế bào không bị cháy vụn ra bởi lẽ nhiệt lượng đó tỏa ra dần dần qua gần 20 phản ứng enzim trung gian để tạo ra CO2 và H2O.