Студопедия — Термодинамические закономерности химических процессов
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

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

Термодинамические закономерности химических процессов






Параметр состояния системы, изменение которого в ходе процесса не зависит от пути его протекания, называют функцией состояния системы. Таким свойством обладает внутренняя энергия системы (U):

Первый закон термодинамики соответствует закону сохранения энергии: изменение внутренней энергии термодинамической системы ( DU) равно количеству теплоты, сообщенной ей ( Q ), за вычетом работы (А), совершенной системой. В химических процессах работа против внешних сил представляет собой работу расширения А = PDV. Тогда 1-й закон термодинамики имеет вид:

DU = Q – PDV. (3.1)

Для процесса, протекающего при постоянном объеме, DU = Q. Тепловой эффект процесса, протекающего при постоянном объеме (Q v), равен изменению внутренней энергии системы, следовательно, обладает свойствами функции состояния:

Q v = DU. (3.2)

Если процесс протекает при постоянном давлении, из (3.1) следует:

Q = (U2 + PV2 ) – (U1 + PV1) = H2H1 = DH. (3.3)

Функция Н называется энтальпией (теплосодержанием) системы и по определению является функцией состояния. Таким образом, тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, равен изменению энтальпии системы и обладает свойствами функции состояния.

Q p = DH. (3.4)

Соотношения(3.3) и (3.4)являютсяобоснованием закона Гесса: тепловой эффект реакции не зависит от пути ее протекания.

Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты. Для них Q > 0 и DН < 0. Соответственно для эндотермических реакций, протекающих с поглощением теплоты, Q < 0 и DН > 0. Тогда: Q = –DН.

В термодинамических расчетах широко применяется понятие энтальпия образования соединения 0298 это тепловой эффект получения 1 моля сложного вещества из простых. Для простых веществ энтальпия образования равна 0. Обсуждаемая величина зависит от условий протекания процесса, поэтому в справочниках она приводится для стандартного состояния (Pо = 101325 Па и То = 298 К).

2-й закон термодинамики учитывает не только изменение энтальпии в ходе процесса, но и общее изменение ее структуры (уровня хаотичности). Мерой хаотичности строения системы является функция состояния энтропия (S, Дж/К). Больцман показал, что

S = k ln W, (3.5)

где k = R/NA – постоянная Больцмана; Wтермодинамическая вероятность системы (число микросостояний, которыми реализуется данное макросостояние).

Критерием возможности самопроизвольного протекания процесса является изменение функции состояния системы – энергии Гиббса (DG).

DG = DH – TDS. (3.6).

Для самопроизвольных процессов:

DН – ТDS ≤ 0. (3.7)

Уравнение (3.7) является формальным выражением второго закона термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому.

В термодинамических расчетах наряду со значениями энтальпии образования соединений 0298 широко применяются стандартные величины энтропии S0298 и энергии Гиббса образования DG0298. Многие расчеты основаны на применении следствия из закона Гесса: для функций состояния системы их изменение в ходе процесса можно рассчитать следующим образом:

(3.8)

i, j – индексы соответственно исходных веществ и продуктов, а ν i, ν j – соответствующие коэффициенты из уравнения реакции. Таким образом, изменение энтальпии в ходе реакции равно разности между суммой энтальпий образования продуктов и суммой энтальпий образования исходных веществ. Аналогичные уравнения справедливы для изменения энтропии и энергии Гиббса в ходе процесса:

, (3.9)

. (3.10)







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1058. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Виды и жанры театрализованных представлений   Проживание бронируется и оплачивается слушателями самостоятельно...

Что происходит при встрече с близнецовым пламенем   Если встреча с родственной душой может произойти достаточно спокойно – то встреча с близнецовым пламенем всегда подобна вспышке...

Реостаты и резисторы силовой цепи. Реостаты и резисторы силовой цепи. Резисторы и реостаты предназначены для ограничения тока в электрических цепях. В зависимости от назначения различают пусковые...

ТЕРМОДИНАМИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. 1. Особенности термодинамического метода изучения биологических систем. Основные понятия термодинамики. Термодинамикой называется раздел физики...

Травматическая окклюзия и ее клинические признаки При пародонтите и парадонтозе резистентность тканей пародонта падает...

Подкожное введение сывороток по методу Безредки. С целью предупреждения развития анафилактического шока и других аллергических реак­ций при введении иммунных сывороток используют метод Безредки для определения реакции больного на введение сыворотки...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия