Количество теплоты переданное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и на совершаемую системой работу против внешних сил

Q – 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/N_A = 1,381*10^-23 Дж/К

R – универсальная газовая постоянная

N_A – 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: