Количество теплоты переданное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и на совершаемую системой работу против внешних силQ – теплота Q = ∆U + W ∆U – внутренняя энергия системы W – работа Первый закон термодинамики является экспериментальным, представляет собой частный случай закона сохранения и превращения энергии в применении к процессам, протекающим с выделением, поглощением или преобразованием теплоты.
· Второй закон химической термодинамики Энтропия (термодинамический параметр) – это функция S, полный дифференциал которой равен отношению элементарного количества теплоты равновесного процесса к абсолютной температуре:
dS = σQ/T σQ – теплота равновесного процесса Т – абсолютная температура
Энтропия измеряется в Дж/К, а в расчете на 1 моль
В равновесных адиабатических процессах энтропия системы не изменяется, σQ = 0; dS = σQ/T = 0; S = соnst. Такие процессы называются изоэнтропийными В равновесных изотермических процессах изменение энтропии системы ∆S равно отношению теплоты процесса Q к температуре Т:
∆S = Q/T
Невозможен процесс, единственный результатом которого является передача энергии в форме теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому.
С использованием понятия энтропии изолированной системы второй закон термодинамики наиболее просто формулируется так: ∆S ≥ 0 (неравенство Клаузиуса)
Энтропия S пропорциональна натуральному логарифму термодинамической вероятности состояния Р системы
S = k * lnP + const k – постоянная Больцмана, k = R/NA = 1,381*10-23 Дж/К R – универсальная газовая постоянная NA – число Авогадро
· Третий закон химической термодинамики
В конденсированных системах при абсолютном нуле и вблизи него процесс протекает без изменения энтропии.
4. Энергия Гиббса. Направленность протекания самопроизвольных химических процессов. Для изобарных процессов (р = const) соотношение имеет вид
σW’ ≤ –d (H – T * S) – S * dT σW’ ≤ –dG – S * dT
σW’ = σW – p * dV – элементарная работа изобарного процесса G = (H – T * S) – энергия Гиббса, свободная энергия (Гиббса) или изобарно-изотемический потенциал.
Работа изобарно-изотермического процесса связана с изменением энергии Гиббса соотношением σW’ ≤ –dG; W’ ≤ –∆G; W’ ≤ – (G2 – G1)
Максимальная работа изобарно-изометрического процесса равна убыли свободной энергии системы.
Систему можно вывести из состояния равновесия, если каким-то образом ей становится доступна свободная энергия. Такого рода использование свободной энергии представляет собой выполнение работы.
5. Термохимический закон Гесса. Тепловой эффект реакции. 1840 год Закон Гесса:
|
