Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Энергия не возникает и не исчезает, а переходит из одного вида в другой в строго эквивалентном количестве





Его математическое выражение

-Q = ΔU + A

означает, что теплота Q, подведенная к системе, расходуется на совершение работы А или на увеличение внутренней энергии системыΔU.

II. Любой химический процесс характеризуется либо выделением тепла (экзотермическая реакция), либо поглощением тепла (эндотермическая реакция). Мерой теплоты реакции в термодинамике является энтальпия (H). Изменение теплоты реакции – это изменение энтальпии (ΔH). Если система теряет тепло (экзотермическая реакция), то ΔH является отрицательной величиной. Если система поглощает тепло (эндотермическая реакция), то ΔH – положительная величина. В организме человека изменение энтальпии ΔHсоответствует величине теплообмена при постоянной температуре.

Пример экзотермической реакции:

Н2 + О2 = 2 Н2О(ж) + 576 кДж (+Q)

Пример эндотермической реакции:

2 С(ТВ) + 2 Н2(г) = С2Н4 – 55 кДж (-Q)

В ходе химических реакций в системе может увеличиваться или уменьшаться число молекул, может изменяться агрегатное состояние веществ, т.е. степень беспорядка в системе может увеличиваться или уменьшаться. Мерой беспорядка (хаоса) является энтропия (S). Изменение энтропииΔS может быть оценено качественно и количественно. Например, появление газообразных продуктов в системе – признак увеличения энтропии, а уменьшение числа молекул в ходе реакции – признак уменьшения энтропии.

Взаимосвязь термодинамических функций G, Hи Sотражается в законах термодинамики.

Существует несколько формулировок второго закона термодинамики.

1.Теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более теплому (М.В. Ломоносов)

2. При превращении одного вида энергии в другой неизбежны потери в виде тепла.

3. Невозможно создать вечный двигатель второго рода (к.п.д.<100%).

4. Самопроизвольно могут протекать только такие процессы, при которых система из менее вероятного состояния переходит в более вероятное (Л. Больцман).

5. При постоянных температуре и давлении самопроизвольно могут протекать только такие процессы, для которых изменение энергии Гиббса (DG) отрицательно.

Математическое выражение второго закона термодинамики – уравнение Гиббса-Гельмгольца:

ΔG = ΔH – TΔS,где Т – температура по Кельвину.

ΔG является истинным критерием самопроизвольности процесса и показателем направленности реакции. ΔG - это неэнтропизированная энергия, т.е. изобарно-изотермический потенциал системы для совершения полезной работы. Знак ΔG определяет возможность протекания химической реакции в данных условиях. ЕслиΔG<0, то реакция идет самопроизвольно, если ΔG>0, то процесс не может идти самопроизвольно. Если ΔG=0, то система находится в равновесии, т.е. скорости прямой и обратной реакций равны. Частный случай уравнения Гиббса-Гельмгольца – правило Томсена-Бертло: для процессов с выраженной экзотермичностью ΔG ≈ ΔH.Это реакции, протекающие со взрывом, с большим выделением тепла, где изменением энтропии можно пренебречь. Поскольку для экзотермических реакций ΔH отрицательная величина, то и ΔG тоже будет отрицательна, определяя самопроизвольность экзотермического процесса.






Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 132. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия