Термодинамическая система, окружающая среда
ТД-система – совокупность тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами.
Окружающая среда – часть среды, которая взаимодействует с данным живым организмом, включая объекты живой и неживой природы.
2)Виды систем, состояния систем, параметры состояния
Виды систем: открытые (обмен с окружающей средой вежеством и энэргией), закрытые (не обмениваются только энергией), изолированная (ни веществом, ни энергией)
Состояние системы определяется физическими свойствами вещества; t, давление, объем, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия – свойства, определяющие состояние системы, при котором существует вещество
Параметры состояния: давление, температура, удельный объем.
3) Функции состояния системы:
-это такие физические величины, изменения которых не зависит от вида перехода системы из одного состояния в другое;
-функция независимых параметров, определяющих равновесие состояния термодинамической системы.
Внутренняя энергия, энтальпия системы
Внутренняя энергия – энергия системы, зависящая только от ее термодинамического состояния; энергия движения и взаимодействия частиц из которых состояит тело
Энтальпия – функция состояния системы, которая не зависит от пути протекания процесса и равна изменению внутренней энергии + работа расширения против внешних сил.
Теплота и работа
Теплота – это энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.
Работа – обмен энергией между термодинамической системой и окружающей средой, не связанный с переносом вещества и/или теплообменом
Первый закон термодинамики
|
|
Этот закон устанавливает взаимосвязь U, Q, А и согласуется с законом сохранения энергии
а) для изолированной системы
U=const, ΔU=U2-U1=0
б)Закрытые системы
В закрытых системах вся подведенная теплота расходуется на измменение внутренней энергии и на работу, совершаемую системой против внешних сил.
Q=ΔU+p*ΔV
-изохорные процессы
V=const => ΔV=V2-V1=0 => Q=ΔU
Подведенная теплота расходуетс только на изменения внутренней энергии.
-изобарные
p=const ΔV=V2-V1 ΔU=U2-U1
Q=ΔU+pΔV=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=ΔH=Q
Подведенная теплота расходуется на изменение энтальпии.
Тепловой эффект химической реакции
-количество теплоты, которая выделяется или поглощается в результате реакции и отнесено к тому количеству веществ, которые указаны в уравнении реакции.
ΔHr – тепловой эффект химической реакции при с.у.
-если теплота выделяется значит ΔHr<0 => реакция экзотермическая
-если теплота поглащается, ΔHr>0 => реакция эндотермическая
Уравнение реакции, записанное с указанием теплоаого эффекта и агрегатного состояния участников реакции, называется термохимическим
Закон Гесса
Тепловой эффект химическоц реакции происходящей при постоянном давлении или объеме не зависит от пути ее протекания, а определяется только только природой и агрегатным состоянием реагентов и продуктов реакций.
Энтальпия образования химического соединения
Изменение энтальпии в процессе получения моль этого соединения из простых веществ, устойчивых при данной температуре.
Расчет тепловых эффектов химических реакций, следствие закона Гесса
|
|
Тепловой эффект химической реакции = разность сумм стандартных энтальпий образования продуктов и реагентов с учетом стехеометрических коэффициентов.
(!)Полученная величина ΔHr относится к тому количеству вещества, которое указано в уравнении реакции. Если количество вещества отличается от указанного в уравнении реакции, то тепловой эффект будет отличаться и его обозначают как ΔHx.
Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы
Самопроизвольные проценны – процессы, протекающие без затраты энергии извне (коррозия железа на воздухе)
Несамопроизвольные процессы – это процессы для протекания которых необходима энергия извне.
Если реакция в прямом направлении самопроизвольная, то в обратном – несамопроизвольная.
Энтропия как мера неупорядочности системы
Энтропия – это мера хаотичного движения частиц в системе или мера беспорядка, значит, энтропия будет зависеть от количества вещества и агрегатного состояния.
Уравнение Больцмана связывает величину энтропии с термодинамической вероятностью:
S=k*lnW
Качественно определить знак энтропии можно по уравнению реакции
ΔS=S2-S1
Второй закон термодинамики
-Невозможен самопроизвольный переход теплоты от более холодного к более теплому
-единственным результатом совокупности процессов не может быть полный переход теплоты в работу