На примере реакции диссоциации углекислого газа
можно заметить, что при заданной температуре увеличение давления приводит к развитию процесса образования молекул углекислогогаза,
в то время как снижение давления вызывает смещениеравновесия в направлении большего выхода окиси углерода.
Аналогично можно доказать, что повышение температуры смещает равновесие в направлении эндотермического процесса (идущего с поглощением тепла).
Чем значительнее тепловой эффект процесса, тем больше меняется константа равновесия и тем сильнее смещается равновесие с изменением температуры.
Выводы, вытекающие из анализа зависимости константы равновесия от температуры, имеют большое значение для изучения металлургических процессов при сварке, поскольку такие процессы протекают в условиях высоких температур.
Рассмотренное влияние давления и температуры на положение химического равновесия по сути есть проявлением принципа подвижного равновесия, установленного Ле-Шателье в 1884 г. Этот принцип заключается в следующем:
Если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, определяющих положение равновесия, то последнее смещается, причем в системе протекают процессы, ослабляющие эффект внешнего воздействия. Например, повышение температуры, как мы установили, смещает положение равновесия в сторону большего выхода тех веществ, которые образуются с поглощением тепла. Тем самым ослабляется эффект внешнего воздействия — подвода тепла и повышения температуры системы. Понижение температуры системы действует в обратном направлении.
Реакция:
при развитии вправо является экзотермической, а при развитии влево – эндотермической. Поэтому она из состояния равновесия при повышении температуры будет развиваться преимущественно влево, а при понижении температуры – вправо.
Тест на сообразительность.
В какую сторону будет смещаться состояние равновесия реакции:
2FeO + Si ↔ SiO2 + 2Fe +Q
- при повышении температуры?
- при понижении температуры?
Таким образом, можно сказать, что переход системы из устойчивого состояния при низкой температуре в относительно устойчивое при высокой температуре всегда сопровождается поглощением тепла – при нагреве развиваются процессы, идущие с поглощением тепла (плавление, испарение, парообразование, структурное превращение a-Fe ® g-Fe и др.).
Обратный же переход будет сопровождаться выделением тепла (затвердевание жидкого металла, конденсация пара и пр.).
Поскольку процессы сварки обычно протекают в условиях постоянства давления, то наибольшее влияние на смещение равновесия при них оказывает температура.
Вычисление констант равновесия химических реакций можно проводить экспериментальным или расчетным путем. Расчетное определение их основано на использовании термодинамических данных.
Таким образом:
- знание второго начала термодинамики позволяет определить направление протекания реакции,
- энтропия отражает энергетические потери физических и технических процессов,
- состояние химического равновесия оценивается константой равновесия,
- константы равновесия и направления реакций зависят от концентраций участвующих веществ, температуры и давления,
- изменяя температуру и давление среды, можно влиять на конечные продукты химических реакций.
Формулировка второго начала термодинамики. Физический смысл энтропии. Для чего нужно представлять состояние химического равновесия? Отличие константы равновесия в гомогенных и гетерогенных реакциях. Влияние увеличения температуры среды на равновесие экзо- и эндотермических реакций. На равновесие каких реакции влияет увеличение давления среды? Смысл принципа подвижного равновесия, установленного Ле-Шателье.