Книжный каталог

Коллектив Авторов Общая Химия. Часть 1. Основные Законы Химии. Основы Химической Кинетики И Термодинамики

Перейти в магазин

Сравнить цены

Описание

В учебном пособии изложен теоретический материал по основным разделам общей химии. Пособие написано в соответствии с требованиями образовательной программы ГОСВО и предназначено для студентов нехимических специальностей вузов.

Характеристики

  • Форматы

Сравнить Цены

Предложения интернет-магазинов
Коллектив авторов Общая химия. Часть 1. Основные законы химии. Основы химической кинетики и термодинамики Коллектив авторов Общая химия. Часть 1. Основные законы химии. Основы химической кинетики и термодинамики 320 р. litres.ru В магазин >>
Н. С. Ахметов Общая и неорганическая химия. Учебник Н. С. Ахметов Общая и неорганическая химия. Учебник 1859 р. ozon.ru В магазин >>
В. П. Барабанов Основы химической термодинамики (к курсу физической химии) В. П. Барабанов Основы химической термодинамики (к курсу физической химии) 480 р. litres.ru В магазин >>
Н. Н. Двуличанская, В. И. Ермолаева Общая и неорганическая химия. Учебное пособие для технических вузов Н. Н. Двуличанская, В. И. Ермолаева Общая и неорганическая химия. Учебное пособие для технических вузов 935 р. ozon.ru В магазин >>
А. И. Апарнев Общая и неорганическая химия. Часть 1. Общая химия А. И. Апарнев Общая и неорганическая химия. Часть 1. Общая химия 115 р. litres.ru В магазин >>
Е. В. Савинкина Химия. Общая и неорганическая химия. В 2 томах. Том 1. Законы и концепции Е. В. Савинкина Химия. Общая и неорганическая химия. В 2 томах. Том 1. Законы и концепции 1149 р. ozon.ru В магазин >>
С. В. Ткачев Общая химия С. В. Ткачев Общая химия 314 р. litres.ru В магазин >>

Статьи, обзоры книги, новости

Общая и неорганическая химия

Общая и неорганическая химия. Ч. 3. Основы химической термодинамики и кинетики

§ 1.1. Основные определения [3]

§ 1.2. Нулевой закон (начало) термодинамики [6]

§ 1.3. Первый закон (начало) термодинамики [6]

§ 1.3.2. Стандартная теплота (энтальпия) образования соединения [9]

§ 1.3.3. Стандартная энтальпия сгорания [10]

§ 1.3.4. Стандартная энергия (энтальпия) химической связи [10]

§ 1.3.5. Стандартная энтальпия сублимации, испарения и плавления [11]

§ 1.3.6. Сродство к электрону, потенциал ионизации, электроотрицательность [11]

§ 1.3.7. Закон Гесса [13]

§ 1.3.8. Цикл Борна-Габера [14]

§ 1.3.9. Закон Кирхгофа [16]

§ 1.4. Второй закон (начало) термодинамики [17]

§ 1.4.1. Определение энтропии с позиций классической термодинамики [18]

§ 1.4.3. Статистическая интерпретация понятия энтропии [19]

§ 1.4.4. Свободная энергия Гиббса [21]

§ 1.4.5. Химический потенциал [22]

§ 1.4.6. Химическое равновесие [23]

§ 1.4.7. Направление протекания реакций [31]

ГЛАВА 2 Основы КИНЕТИКИ [35]

§ 2.1. Скорость химической реакции [35]

§ 2.2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции [37]

§ 2.3. Экспериментальные методы определения констант скорости химической реакции [47]

Источник:

www.nehudlit.ru

Лекции по физической химии

Лекции по физической химии - файл 1.doc Доступные файлы (1):

Московская государственная академия

1. Предмет, структура и методы физической химии.

1.1. Физическая химия изучает общие вопросы химического строения веще-ства, общие количественные закономерности химического равновесия и химических процессов, а также физических явлений, которые их сопро-вождают.

Физическая химия - основа аналитической химии, т.к. она имеет дело с методами изучения структуры вещества, а, следовательно, его идентификации физическими методами.

Основные разделы физической химии

Химическая термодинамика – как часть научной дисциплины общей термодинамики – исследует условия равновесия в физико-химических процессах и химических реакциях..

Строение вещества – теории химической связи и расчетные и экспериментальные методы изучения строения.

Химическая кинетика – протекание во времени и механизмы химических реакций

1.2.5. Промежуточные, объединяющие разделы:

Классификация термодинамических процессов

2.3.1.1. Циклические и нециклические

Нулевой закон термодинамики. Сформулирован позже первого и вто-рого, но по логике построения постулатов термодинамики он должен предшествовать им. Если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей, то они находятся и в тепловом равновесии между собой.

Источник:

gendocs.ru

Лекция - Основы химической термодинамики

Лекция: Основы химической термодинамики

1. Основные понятия термодинамики

Термодинамика — наука, изучающая взаимные переходы теплоты и работы в равновесных системах и при переходе к равновесию. Химическая термодинамика — раздел физической химии, в котором термодинамические методы применяются для анализа химических явлений: химических реакций, фазовых переходов и процессов в растворах.

Объект изучения термодинамики — термодинамические системы , т.е. макроскопические объекты, отделенные от окружающего пространства реальной или мысленной поверхностью. Системы бывают:

  • открытые, в которых существует обмен энергией и веществом с окружающей средой;
  • закрытые, в которых существует обмен энергией с окружением, но нет обмена веществом;
  • изолированные, в которых нет обмена с окружением ни энергией, ни веществом.

Состояние системы описывают с помощью макроскопических параметров . Параметры бывают:

  • внутренние, которые определяются только координатами тел системы, например: плотность или внутренняя энергия U ;
  • внешние, которые определяются координатами тел в окружающей среде, например, объем V (при фиксированном положении стенок сосуда) или напряженность электрического поля E ;
  • экстенсивные, которые прямо пропорциональны массе системы или числу частиц, например, объем V, энергия U, энтропия S, теплоемкость C ;
  • интенсивные, которые не зависят от массы системы или числа частиц, например, температура T, плотность , давление p. Отношение любых двух экстенсивных параметров является интенсивным параметром, например парциальный мольный объем V или мольная доля x .

Среди термодинамических параметров выделяют обобщенные силы и обобщенные координаты . Обобщенные силы описывают состояние равновесия. К ним относят давление p, химический потенциал , электрический потенциал , поверхностное натяжение . Обобщенные силы — интенсивные параметры.

Обобщенные координаты — это величины, которые изменяются под действием соответствующих обобщенных сил. К ним относятся объем V, количество вещества n, заряд e, площадь W. Все обобщенные координаты — экстенсивные параметры.

Состояние системы описывается также с помощью термодинамических функций , которые зависят от параметров. Различают:

  • функции состояния, которые зависят только от состояния системы и не зависят от пути, по которому это состояние получено;
  • функции перехода, значение которых зависит от пути, по которому происходит изменение системы.

Примеры функций состояния: энергия U, энтальпия H, энергия Гельмгольца F, энергия Гиббса G, энтропия S. Термодинамические параметры объем V, давление p, температуру T также можно считать функциями состояния, т.к. они однозначно характеризуют состояние системы. Примеры функций перехода: теплота Q и работа A .

Функции состояния характеризуются следующими свойствами:

  1. бесконечно малое изменение функции f является полным дифференциалом (обозначается df );
  2. изменение функции при переходе из состояния 1 в состояние 2 определяется только этими состояниями: ;
  3. в результате любого циклического процесса функция состояния не изменяется:

Параметры системы могут зависеть или не зависеть от времени. В зависимости от этого различают следующие состояния термодинамических систем:

  • стационарное, когда параметры системы не зависят от времени, но в системе есть потоки (например, массы или энергии);
  • равновесное, когда параметры системы не зависят от времени и нет потоков;
  • неравновесное, когда параметры системы зависят от времени.

Если хотя бы один из параметров системы меняется со временем, то говорят, что в системе происходит процесс . Процессы бывают:

  • обратимые, когда переход системы из одного состояния в другое и обратно может происходить по одному и тому же пути, и после возвращения в исходное состояние в окружающей среде не остается макроскопических изменений;
  • квазистатические, или равновесные, которые происходят под действием бесконечно малой разности обобщенных сил;
  • необратимые, или неравновесные, когда параметры меняются с конечной скоростью.

Все выводы и соотношения термодинамики основаны на двух постулатах (исходных положениях) и трех законах (началах).

Первое исходное положение, или основной постулат термодинамики:

Любая изолированная система с течением времени приходит в равновесное состояние и самопроизвольно не может из него выйти.

Это положение ограничивает размер систем, которые описывает термодинамика. Оно не выполняется для систем астрономического масштаба и микроскопических систем с малым числом частиц. Системы галактического размера самопроизвольно не приходят в состояние равновесия благодаря дальнодействующим гравитационным силам. Микроскопические системы могут самопроизвольно выходить из состояния равновесия; это явление называют флуктуациями. В статистической физике показано, что отклонение от положения равновесия имеет амплитуду порядка , где N — число частиц в системе. Таким образом, нижний предел для числа частиц в термодинамической системе — порядка 1018 .

Переход системы в равновесное состояние называют релаксацией. Основной постулат термодинамики ничего не говорит о времени релаксации. В классической равновесной термодинамике вообще нет времени . Термодинамика позволяет установить только возможность протекания процессов, но не может определить скорость этих процессов.

Второе исходное положение, или нулевой закон термодинамики описывает свойства систем, находящихся в состоянии теплового равновесия:

Если система А находится в тепловом равновесии с системой В, а та, в свою очередь, находится в равновесии с системой С, то системы А и С также находятся в тепловом равновесии.

Это свойство говорит о существовании особого интенсивного параметра, характеризующего состояние теплового равновесия. Этот параметр называют температурой. Системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру. Таким образом, нулевой закон — это постулат о существовании температуры.

Из нулевого закона следует, что при равновесии внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров и температуры. Уравнение, связывающее внутренние параметры с внешними параметрами и с температурой, называют уравнением состояния термодинамической системы. В общем случае уравнение состояния имеет вид:

или , где a — совокупность внутренних параметров, b — совокупность внешних параметров, T — температура. Если внутренним параметром является давление, а внешним — объем, то уравнение состояния

(1.1) называют термическим. Если внутренним параметром является энергия, а внешним — объем, то уравнение состояния

(1.2) называют калорическим .

Если известны термическое и калорическое уравнения состояния, то с помощью законов термодинамики можно определить все термодинамические свойства системы, т.е. получить ее полное термодинамическое описание. Сами уравнения состояния нельзя вывести методами классической термодинамики, но их можно определить экспериментально.

Простейшее уравнение состояния описывает систему невзаимодействующих частиц точечного размера — идеальный газ:

, (1.3) где n — количество вещества (в молях), R — универсальная газовая постоянная:

R = 8.314 Дж/(моль. К) = 1.987 кал/(моль. К) = 0.0821 л. атм/(моль. К).

Для описания реальных газов, в которых частицы имеют конечные размеры и взаимодействуют друг с другом, используют более сложные уравнения состояния:

(уравнение Ван-дер-Ваальса)

(уравнение Бертло)

(I уравнение Дитеричи)

(II уравнение Дитеричи)

Все эти уравнения записаны для одного моля газа; величины a и b — индивидуальные постоянные газов.

С высокой точностью поведение любого реального газа можно описать с помощью вириального разложения по степеням обратного объема:

(1.4) или давления , (1.5)

где Bi, Bi ' — i -ые вириальные коэффициенты, которые зависят от температуры.

Уравнение состояния идеального газа и вириальное уравнение состояния реального газа можно вывести методами статистической термодинамики.

Иногда уравнения состояния реальных газов записывают через так называемые приведенные переменные, которые определяют через параметры критического состояния газов: pr = p /p кр, Vr = V / V кр, Tr = T / T кр, где критические параметры определяются как координаты точки перегиба на изотерме реального газа:

Пример 1-1. Докажите, что при больших объемах уравнение Ван-дер-Ваальса переходит в уравнение идеального газа.

Решение. Уравнение Ван-дер-Ваальса:

.

При больших объемах вторым слагаемым в правой части можно пренебречь: a /V 2 0. В знаменателе первого слагаемого можно пренебречь постоянной b: V -b V. В пределе получаем уравнение идеального газа:

.

Пример 1-2. Найдите вириальные коэффициенты Bi для газа, подчиняющегося уравнению Ван-дер-Ваальса.

Решение. В уравнении Ван-дер-Ваальса выделим сомножитель RT /V :

Если разложить первое слагаемое в скобке в ряд по степеням b /V, получим:

Из этого разложения следует, что второй вириальный коэффициент газа Ван-дер-Ваальса зависит от температуры:

, а остальные — постоянны: .

Пример 1-3. Найдите критические параметры и приведенное уравнение состояния для газа Дитеричи (I уравнение).

Решение. Запишем уравнение Дитеричи в виде:

и продифференцируем левую и правую часть этого уравнения два раза по объему при постоянной температуре:

и учтем, что в критической точке первая и вторая производная равны 0:

,

откуда находим: .

Если продифференцировать обе части уравнения состояния по объему один раз с учетом равенства нулю первой производной, то можно найти второе соотношение между критическими объемом и температурой:

,

.

Подставляя сюда первое найденное соотношение для критических параметров, получим:

И, наконец, подставляя эти параметры в уравнение состояния, находим критическое давление:

.

Для вывода приведенного уравнения состояния подставим в уравнение Дитеричи приведенные переменные:

, , .

В результате получаем приведенное уравнение Дитеричи, не содержащее индивидуальных параметров:

.

1-1. Приведите пример термодинамического процесса, который может совершаться как обратимо, так и необратимо. Назовите для этого процесса по одной функции состояния и перехода.

1-2. Приведите примеры систем со временем релаксации порядка: а) секунд; б) часов; в) десятилетий.

1-3. Изменение теплоты в зависимости от температуры и объема в некоторой системе описывается уравнением:

(C и R — постоянные). Является ли теплота функцией состояния в данном случае? Ответ обоснуйте.

1-4. Докажите, что при больших объемах первое уравнение Дитеричи переходит в уравнение идеального газа.

1-5. Найдите частные производные и для: а) идеального газа; б) газа Ван-дер-Ваальса; в) газа, подчиняющегося I уравнению Дитеричи. Докажите, что .

1-6. Используя вириальные разложения (1.4) и (1.5), найдите связь между вириальными коэффициентами B 2, B 3 и B 2 ', B 3 '.

1-7. Найдите критические параметры и приведенные уравнения состояния для газов: а) Ван-дер-Ваальса; б) Бертло.

1-8. Предложено следующее уравнение состояния (для одного моля):

Выразите критические параметры через постоянные B и C и найдите фактор сжимаемости PV /RT в критической точке.

Источник:

www.ronl.ru

404 ошибка - страница не найдена

Получите скидку!

Скидка на заказ

Помогаем педагогам школы и детского сада! Скидки 25%!

Акция доступна для всех клиентов интернет-магазина "УчМаг". Акция распространяется на определённую группу товаров.

Действует до: 26 января 2018 г.

Скидка на заказ

Вы готовы к праздникам? Скидка до 30%!

Акция доступна для всех клиентов интернет-магазина "УчМаг". Акция распространяется на определённую группу товаров.

Действует до: 11 марта 2018 г.

Скидка на заказ

Новогодняя распродажа! Скидки 50%!

Акция доступна для всех клиентов интернет-магазина "УчМаг". Акция распространяется на определённую группу товаров.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидка на заказ

Одежда и аксессуары на осень - зиму 2017!

Ввод промокода не требуется.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидки до 70%!

ТРЕНД КУРС со скидками до 70%!

Ввод промо-кода не требуется!

Используйте фильтр "по скидке" для того, чтобы найти самые выгодные скидки раздела!

Действует до: 28 января 2018 г.

Лучшие акции!

Лучшие акции от Wildberries в одном месте!

Акции могут закончится раньше времени по решению интернет-магазина.

Скидка распространяется только на товары, участвующие в акциях.

Действует до: 28 января 2018 г.

Деньги в подарок

500 рублей на шопинг!

Необходимо подписаться на новости.

Действует до: 28 января 2018 г.

Скидки до 60%!

Выбор стилиста для детей со скидками до 60%!

Выбор стилиста для детей со скидками до 60%!

Без ввода промокода.

Скидка распространяется только на товары из данного раздела.

Действует до: 28 января 2018 г.

Скидки до 70%!

Выбор стилиста для женщин со скидками до 70%!

Выбор стилиста для женщин со скидками до 70%!

Без ввода промокода.

Скидка распространяется только на товары из данного раздела.

Действует до: 28 января 2018 г.

Скидки до 70%!

Выбор стилиста для мужчин со скидками до 70%!

Выбор стилиста для мужчин со скидками до 60%!

Без ввода промокода. Предложение ограничено. скидка распространяется только на товары из данного раздела.

Действует до: 28 января 2018 г.

Спецпредложение

Новинки книг по супер цене!

Ввод промокода не требуется.

Действует до: 31 января 2018 г.

Спецпредложение

Книжные бестселлеры по супер цене!

Ввод промокода не требуется.

Действует до: 31 января 2018 г.

Спецпредложение

Книга – лучший подарок!

Ввод промокода не требуется.

Детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Спецпредложение

Аудиокниги – любимые произведения в дороге, на отдыхе и за рулём по супер цене!

Ввод промокода не требуется.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидка на заказ

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидка на заказ

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидка на заказ

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидка на заказ

Лучшие из лучших!

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Спецпредложение

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Подарок к заказу

В самом первом письме — две книги в подарок!

Детали на странице акции.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидки до 15%

Книжная эволюция! Скидка до 15%!

Чтение из одноклеточного сделало человека. Каждый пользователь получает скидку 5% сразу после регистрации. Скидка эволюционирует вместе с вами и зависит от суммы, потраченной в нашем магазине. Максимальная личная скидка 15%. Промо-коды на странице.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидки до 50%

Скидка по книжной эволюции суммируется со скидками по акциям. Общая скидка от 5% до 50%.

Действует до: 31 января 2018 г.

Плюс 5% за большой заказ!

За заказ от 10 000 к сумме скидок по эволюции и акции вы получите еще 5%. Общая скидка не больше 50%.

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидки до 50%

Акции недели! Скидки до 50%!

Действует до: 31 января 2018 г.

Скидка до 35%!

Праздничными скидки до 35%!

Детали на странице акции.

Действует до: 14 января 2018 г.

Спецпредложение

Лучшие книги 2017 года!

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 20 января 2018 г.

Бонусы в подарок

Дарим бонусы за рекомендацию

Дополнительные детали на странице акции.

Действует до: 28 февраля 2018 г.

Скидка -50% на все!

Ввод промокода не требуется

Действует до: 15 января 2018 г.

Скидка до 40%!

Скидка до 40% на лучшие аудиокниги МИФа!

Аудиокнига «Будь лучшей версией себя» в подарок за подписку.

Источник:

biblioteka.net.ru

Часть 1

/ Физическая и коллоидная химия - Лекции - РГУ - Левченков - 2004 / Часть 1. Химическая термодинамика

Министерство образования и науки Российской Федерации

Ростовский государственный университет

Сергей Иванович ЛЕВЧЕНКОВ

ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Конспект лекций для студентов 3-го курса вечернего отделения

биолого-почвенного факультета РГУ

Часть 1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

1.2 ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ

1.3.1 Закон Гесса

Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ

Статистическая интерпретация энтропии

ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Расчет абсолютной энтропии

Влияние внешних условий на химическое равновесие

Влияние давления и концентрации

Влияние температуры на положение равновесия

Ростовского государственного университета.

Copyright © С. И. Левченков, 1996-2004

В В Е Д Е Н И Е

Предметом физической химии является объяснение химических явлений на основе более общих законов физики. Физическая химия рассматривает две

основные группы вопросов:

1. Изучение строения и свойств вещества и составляющих его частиц;

2. Изучение процессов взаимодействия веществ.

В курсе физической химии обычно выделяют несколько разделов.

Строение вещества . В этот раздел входят учение о строении атомов и молекул и учение об агрегатных состояниях вещества. Изучение строение вещества

необходимо для выяснения важнейших вопросов об образовании молекул из атомов, о природе химической связи, о строении и взаимодействии молекул. Именно

в этой своей части физическая химия очень тесно переплетается со всеми направлениями современной химии, поскольку изучение химических свойств

вещества вне связи со строением атомов и молекул на современном уровне невозможно.

Химическая термодинамика изучает энергетические эффекты химических процессов; позволяет определить возможность, направление и глубину протекания химического процесса в конкретных условиях.

Химическая кинетика . В этом разделе физической химии изучается скорость и механизм протекания химических процессов в различных средах при различных

Учение о растворах рассматривает процессы образования растворов, их внутреннюю структуру и важнейшие свойства, зависимость структуры и свойств от

природы компонентов раствора.

Электрохимия изучает особенности свойств растворов электролитов,

явления электропроводности, электролиза, коррозии, работу гальванических элементов.

Коллоидная химия изучает поверхностные явления и свойства

мелкодисперсных гетерогенных систем.

Все разделы физической химии объединяет единая основа – общие законы

природы, которые применимы к любым процессам и любым системам, независимо

1 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Термодинамика – наука о взаимопревращениях различных форм энергии и законах этих превращений. Термодинамика базируется только на экспериментально

обнаруженных объективных закономерностях, выраженных в двух основных началах термодинамики.

1. Переходы энергии из одной формы в другую, от одной части системы к другой;

2. Энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические процессы и зависимость их от условий протекания данных процессов;

3. Возможность, направление и пределы самопроизвольного протекания процессов в рассматриваемых условиях.

Необходимо отметить, что классическая термодинамика имеет следующие

1. Термодинамика не рассматривает внутреннее строение тел и механизм протекающих в них процессов;

2. Классическая термодинамика изучает только макроскопические системы;

3. В термодинамике отсутствует понятие "время".

1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

Термодинамическая система – тело или группа тел, находящихся во взаимодействии, мысленно или реально обособленные от окружающей среды.

Гомогенная система – система, внутри которой нет поверхностей, разделяющих отличающиеся по свойствам части системы (фазы).

Гетерогенная система – система, внутри которой присутствуют поверхности, разделяющие отличающиеся по свойствам части системы.

Фаза - совокупность гомогенных частей гетерогенной системы, одинаковых по физическим и химическим свойствам, отделённая от других частей системы видимыми поверхностями раздела.

Изолированная система - система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

Закрытая система – система, которая обменивается с окружающей средой энергией, но не обменивается веществом.

Открытая система – система, которая обменивается с окружающей средой и веществом, и энергией.

Совокупность всех физических и химических свойств системы характеризует её термодинамическое состояние . Все величины, характеризующие какое-либо макроскопическое свойство рассматриваемой системы – параметры состояния .

Опытным путем установлено, что для однозначной характеристики данной системы необходимо использовать некоторое число параметров, называемых независимыми ;

все остальные параметры рассматриваются как функции независимых параметров. В качестве независимых параметров состояния обычно выбирают параметры, поддающиеся непосредственному измерению, например температуру, давление,

концентрацию и т.д. Всякое изменение термодинамического состояния системы (изменения хотя бы одного параметра состояния) есть термодинамический процесс .

Обратимый процесс – процесс, допускающий возможность возвращения системы в исходное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие-

Равновесный процесс – процесс, при котором система проходит через

непрерывный ряд равновесных состояний.

Энергия - мера способности системы совершать работу; общая качественная

мера движения и взаимодействия материи. Энергия является неотъемлемым

свойством материи. Различают потенциальную энергию , обусловленную положением тела в поле некоторых сил, и кинетическую энергию , обусловленную изменением положения тела в пространстве.

Внутренняя энергия системы - сумма кинетической и потенциальной энергии

всех частиц, составляющих систему. Можно также определить внутреннюю энергию

системы как её полную энергию за вычетом кинетической и потенциальной энергии системы как целого.

Формы перехода энергии от одной системы к другой могут быть разбиты на

две группы. В первую группу входит только одна форма перехода движения путем

хаотических столкновений молекул двух соприкасающихся тел, т.е. путём

теплопроводности (и одновременно путём излучения). Мерой передаваемого таким способом движения является теплота. Теплота есть форма передачи энергии

путём неупорядоченного движения молекул. Во вторую группу включаются различные формы перехода движения, общей чертой которых является перемещение масс, охватывающих очень большие числа молекул (т.е. макроскопических масс), под действием каких-либо сил. Таковы поднятие тел в поле

тяготения, переход некоторого количества электричества от большего

электростатического потенциала к меньшему, расширение газа, находящегося под давлением и др. Общей мерой передаваемого такими способами движения является

работа - форма передачи энергии путём упорядоченного движения частиц.

Теплота и работа характеризуют качественно и количественно две различные формы передачи движения от данной части материального мира к другой. Теплота и

работа не могут содержаться в теле. Теплота и работа возникают только тогда, когда возникает процесс, и характеризуют только процесс. В статических условиях теплота и работа не существуют. Различие между теплотой и работой, принимаемое

термодинамикой как исходное положение, и противопоставление теплоты работе имеет смысл только для тел, состоящих из множества молекул, т.к. для одной

молекулы или для совокупности немногих молекул понятия теплоты и работы теряют смысл. Поэтому термодинамика рассматривает лишь тела, состоящие из большого числа молекул, т.е. так называемые макроскопические системы.

1.2 ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии, один из всеобщих законов природы (наряду с законами сохранения импульса,

заряда и симметрии):

Энергия неуничтожаема и несотворяема; она может только переходить из одной формы в другую в эквивалентных соотношениях.

Первое начало термодинамики представляет собой постулат – оно не может

быть доказано логическим путем или выведено из каких-либо более общих положений. Истинность этого постулата подтверждается тем, что ни одно из его следствий не находится в противоречии с опытом. Приведем еще некоторые формулировки первого начала термодинамики:

Полная энергия изолированной системы постоянна;

Невозможен вечный двигатель первого рода (двигатель, совершающий работу без затраты энергии).

Первое начало термодинамики устанавливает соотношение между теплотой

Q, работой А и изменением внутренней энергии системы ?U:

Изменение внутренней энергии системы равно количеству сообщенной

системе теплоты минус количество работы, совершенной системой против внешних сил.

Уравнение (I.1) является математической записью 1-го начала термодинамики

для конечного, уравнение (I.2) – для бесконечно малого изменения состояния

Внутренняя энергия является функцией состояния; это означает, что

изменение внутренней энергии ?U не зависит от пути перехода системы из состояния 1 в состояние 2 и равно разности величин внутренней энергии U 2 и U 1 в этих состояниях:

Следует отметить, что определить абсолютное значение внутренней энергии

системы невозможно; термодинамику интересует лишь изменение внутренней

энергии в ходе какого-либо процесса.

Рассмотрим приложение первого начала термодинамики для определения

работы, совершаемой системой при различных термодинамических процессах (мы будем рассматривать простейший случай – работу расширения идеального газа).

Изохорный процесс (V = const; ? V = 0).

Поскольку работа расширения равна произведению давления и изменения

объема, для изохорного процесса получаем:

Изотермический процесс (Т = const ).

Из уравнения состояния одного моля идеального газа получаем:

Проинтегрировав выражение (I.6) от V 1 до V 2 , получим

Изобарный процесс (Р = const).

Р ? V = R(T 2 - T 1 )

Подставляя полученные выражения для работы различных процессов в уравнение (I.1), для тепловых эффектов этих процессов получим:

В уравнении (I.12) сгруппируем переменные с одинаковыми индексами. Получаем:

Q P = U 2 – U 1 + P ( V 2 – V 1 ) = ( U 2 + PV 2 ) – ( U 1 + PV 1 )

Введем новую функцию состояния системы - энтальпию H , тождественно равную сумме внутренней энергии и произведения давления на объем: H ? U + PV . Тогда выражение (I.13) преобразуется к следующему виду:

Q P = Н 2 – Н 1 = ? Н

Т.о., тепловой эффект изобарного процесса равен изменению энтальпии системы.

Адиабатический процесс (Q = 0).

При адиабатическом процессе работа расширения совершается за счёт

уменьшения внутренней энергии газа:

A = – ? dU = ? C V dT

В случае если C V не зависит от температуры (что справедливо для многих

реальных газов), работа, произведённая газом при его адиабатическом расширении, прямо пропорциональна разности температур:

1.3 ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ

К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ

1.3.1 Закон Гесса

Как известно, большинство химических реакций сопровождаются выделением

( экзотермические реакции ) либо поглощением ( эндотермические реакции )

теплоты. Первое начало термодинамики дает возможность рассчитать тепловой

эффект химической реакции при различных условиях её проведения.

Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты,

выделившейся либо поглотившейся в ходе реакции. Тепловой эффект относят, как

правило, к числу молей прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент перед которым максимален.

Например, реакцию окисления водорода в химической термодинамике

записывают в виде:

Н 2 + 1 / 2 О 2 = Н 2 О

и тепловой эффект рассчитывают на 1 моль водорода.

Тепловые эффекты, сопровождающие протекание химических реакций, являются предметом одного из разделов химической термодинамики - термохимии. Определим некоторые понятия термохимии.

Теплота образования вещества – тепловой эффект реакции образования 1

моля сложного вещества из простых. Теплоты образования простых веществ

принимаются равными нулю.

Теплота сгорания вещества – тепловой эффект реакции окисления 1 моля

вещества в избытке кислорода до высших устойчивых оксидов.

Теплота растворения – тепловой эффект процесса растворения 1 моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя. Теплота растворения складывается из двух составляющих: теплоты разрушения кристаллической решетки

(для твердого вещества) и теплоты сольватации:

? Н раств = ? Н кр.реш. + ? Н сольв

Поскольку ?Н кр.реш всегда положительно (на разрушение кристаллической

решетки необходимо затратить энергию), а ?Н сольв всегда отрицательно, знак ?Н раств

определяется соотношением абсолютных величин ?Н кр.реш. и ?Н сольв :

? Н раств = ? Н кр.реш. – ? Н сольв

Основным законом термохимии является закон Гесса, являющийся частным

случаем первого начала термодинамики:

Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарноизотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не

зависит от пути её протекания.

Выше было показано, что изменение энтальпии ?Н (тепловой эффект изобарного процесса Q p ) и изменение внутренней энергии ?U (тепловой эффект

изохорного процесса Q v ) не зависят от пути, по которому система переходит из

начального состояния в конечное.

Рассмотрим некоторый обобщенный химический процесс превращения

исходных веществ А 1 , А 2 , А 3 . в продукты реакции В 1 , В 2 , В 3 . который может быть

осуществлен различными путями в одну или несколько стадий:

Согласно закону Гесса, тепловые эффекты всех этих реакций связаны

? Н 1 = ? Н 2 + ? Н 3 = ? Н 4 + ? Н 5 + ? Н 6

Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет

рассчитывать тепловые эффекты химических процессов. В термохимических

расчетах обычно используют ряд следствий из закона Гесса:

1. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье-Лапласа).

2. Для двух реакций, имеющих одинаковые исходные, но разные конечные состояния, разность тепловых эффектов представляет собой тепловой эффект

перехода из одного конечного состояния в другое.

Для продолжения скачивания необходимо собрать картинку:

Источник:

studfiles.net

Коллектив Авторов Общая Химия. Часть 1. Основные Законы Химии. Основы Химической Кинетики И Термодинамики в городе Владивосток

В нашем каталоге вы сможете найти Коллектив Авторов Общая Химия. Часть 1. Основные Законы Химии. Основы Химической Кинетики И Термодинамики по доступной цене, сравнить цены, а также найти иные предложения в категории Детская литература. Ознакомиться с свойствами, ценами и рецензиями товара. Доставка товара производится в любой город России, например: Владивосток, Новокузнецк, Киров.