Тековната верзија на страницата сè уште не е потврдена
Тековната верзија на страницата сè уште не е потврдена од искусни учесници и може значително да се разликува од верзијата потврдена на 30 мај 2015 година; потребни се проверки.
Не постои единствена терминологија во врска со термодинамичките величини. Истата физичка големина може да се нарече термодинамичка координата, количина, променлива, параметар, функција или едноставно својство, во зависност од контекстот и улогата што ја игра во одредена термодинамичка врска. За некои концепти и термини постојат препораки на IUPAC и збирка на дефиниции препорачани од Академијата на науките на СССР за употреба во научната и техничката литература, образовен процес, стандарди и техничка документација.
Дијаграмот, базиран на збирка дефиниции и книга, покажува една од можни опциикласификација на термодинамички величини:
Под состојба на термодинамичкиот системда се разбере севкупноста на неговите својства. Сите физички и физичко-хемиски променливи што се користат за опишување на макроскопските својства на термодинамичкиот систем, независно од праисторијата на системот (како системот дошол до Моментална состојба), односно целосно определена од состојбата на системот во овој моментвремето се нарекува променливи на термодинамичка состојба (параметри на состојбата , државните функции ).
Состојбата на системот се нарекува стационарна ако параметрите на системот не се менуваат со текот на времето. Состојбата на термодинамичка рамнотежа е посебен случај стабилна состојба. Секоја промена во состојбата на системот се нарекува термодинамички процес. Во секој процес, барем една променлива на состојбата мора да се промени. Континуирана низа на состојби кои се заменуваат една со друга за време на транзицијата на системот од почетната во конечната состојба се нарекува низ процесот .
Бидејќи истата променлива на состојбата во различни задачиможе да дејствува и како независна променлива и како функција на други независни променливи, термините „функција на состојба“, „параметар на состојба“ и „променлива на состојба“ понекогаш се сметаат за синоними и секоја променлива на состојба ја нарекуваат функција на состојба, без да се прави разлика. што го бара математиката помеѓу функцијата, нејзините аргументи и нумеричките коефициенти вклучени во дефиницијата на функцијата.
Променливите на состојбите се меѓусебно поврзани со равенки на состојбата (топлинска и калорична) и други односи (на пример, равенката Гибс-Дуем), затоа, за недвосмислено карактеризирање на состојбата на системот, доволно е да се знаат само неколку количини т.н. независни државни променливи. Останатите променливи на состојби се функции на независни променливи - функции на состојби - и се уникатно дефинирани ако се дадени вредностите на нивните аргументи. Покрај тоа, за многу проблеми не е важно дали се познати специфичните равенки на состојбата на системот што се проучува; единствено важно е дека соодветните зависности секогаш навистина постојат. Бројот на независни државни променливи зависи од природата на одреден систем, а нивниот избор е прилично произволен и е поврзан со размислувања за целисходност. Откако ќе се направи изборот, множеството користени променливи не може произволно да се менува во текот на проблемот. Суштински дел математички апараткласичната термодинамика (вклучувајќи ја употребата на Јакобијанс и трансформацијата Лежандре) е прецизно посветена на решавање на проблемот со менување на променливите и преминување од една група на независни променливи во друга.
а во топлинската равенка на состојбата на фотонскиот гас волуменот воопшто не се појавува:
Исто така е точно и обратното тврдење: ако промената на термодинамичката величина во еден циклус е нула, тогаш оваа величина е променлива на состојбата.
Состојба на простор, термодинамичка површина, фазни дијаграмиАпстрактниот простор формиран за затворен систем за термодеформација од три променливи на состојби, од кои две се независни, а третата е нивната функција, се нарекува термодинамички државен простор (термодинамички простор). Променливи П-В-Т-поврзани се државните простори термичка равенкадржава
релевантни термодинамичка површина - геометриска локација фигуративни точки, одразувајќи ја состојбата на системот во термодинамичкиот простор. Процесот во просторот на состојбата одговара на линијата што лежи на оваа површина.
Некои автори имплицираат дека термодинамичкиот простор е формиран само од независни променливи, односно, во случајот што го разгледуваме, тој не е тридимензионален, туку дводимензионален и претставува термодинамичка дијаграм на состојби - рамна проекцијатридимензионална термодинамичка површина до една од трите координатни рамнини. Секоја состојба на системот одговара реверзибилно и единствено на точка на дијаграмот на состојби и на термодинамички процес - линија која П-В-се вика дијаграмот изотерми, П-Т-Дијаграм - изохори, на V-T-Дијаграм - изобари. Ако изолинии се нацртани на фазниот дијаграм, тогаш процесот се прикажува како сегмент од изотерма, изохора или изобар.
Се нарекува тродимензионална слика на термодинамичката површина на хетероген систем волумен фазен дијаграм (дијаграм на просторна фаза, тридимензионален фазен дијаграм, 3D дијаграм на состојбата ):
Проекција на термодинамичката површина на хетероген систем на П-Т- координатната рамнина е фазен дијаграм , односно, дијаграм на состојби со линии на фазна рамнотежа нацртани на него:
Во термодинамиката, променливите на состојбата се поделени во две класи - оние кои имаат одредена вредност во секоја точка и оние кои имаат смисла само за системот како целина или неговите делови со конечни димензии и имаат својство адитивност во големина. Адитивност на променливата на состојбата значи дека нејзините вредности можат да се сумираат, така што вредноста на променливата за системот е еднаква на збирот на вредностите на таа променлива за сите делови на системот.
Државни променливи хомоген систем, независно од нејзината големина, се нарекуваат интензивна. Термодинамиката ја разгледува секоја интензивна количина како локална макроскопска променлива, кој има доста специфична вредноство секоја точка од системот. Интензивни термодинамички променливи се, на пример, притисок, температура, хемиски потенцијал, концентрација, густина, моларни и специфични количини.
Опширенсе нарекува променлива на состојба одредена од глобално, односно, во зависност од големината на системот и карактеризирање не дадена точкапростор и дел од системот или системот како целина со конечна големина. Бидејќи обемните променливи имаат својство на адитивност, термините „обемно“ и „додаток“ кога се применуваат на променливите на состојби обично се сметаат за синоними. Адитивноста на обемна променлива значи дека оваа променлива може да се дефинира за било кои термодинамички системи, вклучително и нехомогени (кои секогаш можат да се поделат на хомогени делови, доколку барањето за хомогеност првично се сметало за неопходно при воведување на предметната променлива).
Примери за обемни параметри се волуменот, масите на супстанции, внатрешната енергија, ентропијата, термодинамичките потенцијали.
Методот на нивно мерење со споредба со стандард се заснова на својството на адитивност на големи количини. Мерењето на интензивно количество се потпира на употребата на односот помеѓу промените во интензивната количина, од една страна, и промените во соодветната обемна количина, од друга страна. За мерење на температурата со течен термометар, можете да користите волумен на алкохол или како таква голема количина.
Од терминолошка гледна точка, подеднакво е точно да се зборува за секое решение како хомоген систем и како еднофазен систем, и да се зборува за коцки мраз во вода како хетероген систем и како двофазен систем. Изборот на најсоодветниот термин зависи од формулацијата на проблемот што се разгледува, бидејќи разликата во поимите „термодинамички систем“ и „термодинамичка фаза“ ја одразува разликата во пристапите за опишување на системот и фазата. Состојбата на фазата се подразбира како збир на интензивни променливи што се користат за нејзино опишување. Се карактеризираат такви интензивни количини како густина, топлински капацитет, коефициент на термичка експанзија итн. термодинамички својствапоединечна супстанција или раствор што ја формира фазата. Самиот концепт на термодинамичка фаза беше воведен од Гибс со цел „да има термин кој се однесува само на составот и термодинамичката состојба […] на телото и за кој неговата големина или неговата форма немаат значење“.
За задачата термодинамичка состојбасистем, односно севкупноста на неговите својства, не е доволно да се знаат својствата на фазите што го формираат овој систем: во збир на независни системски променливиМора да биде претставена најмалку една голема количина, на пример волуменот или масата на системот.
Се нарекува бројот на независни интензивни променливи потребни за поставување на состојбата на сите фази на системот променливост на системот. Бројот на независни променливи потребни за поставување на состојбата на системот, земајќи ги предвид масите на сите негови фази, се нарекува целосна (општа) варијација на системот. Варијацијата и целосната варијација на системот се наоѓаат со користење на правилото за фаза на Гибс.
Некои генерализирани координати и сили се наведени подолу:
Дозволете ни да напишеме за рамнотежен хомоген термодинамички систем без одвојување на природни независни променливи внатрешна енергијана ентропија, генерализирани координати и маси на компоненти
ајде да се јавиме потенцијали на термодинамичка интеракција. Користејќи ги државните координати и потенцијали, ја добиваме диференцијалната форма на основната Гибсова равенка во енергетска смисла во следната форма :
Земајќи го предвид тоа термичка координатапостои ентропија, термички потенцијал- апсолутна термодинамичка температура, координата на деформација на течност- волумен , потенцијал за деформација на течност- притисок од негативен знак, за затворен систем за термодеформација ја добиваме основната равенка на термодинамиката во традиционална форма:
Термините „термодинамички координати на состојби“ и „потенцијали на термодинамичка интеракција“ се користат од системот предложен од А. А. Гухман за конструирање и прикажување на термодинамиката. Напуштање на традиционалната терминологија и свртување кон нешто ново концептуален апаратму овозможува на системот на Гухман да избегне судири поврзани со неконвенционалната употреба на воспоставените термини.
Понекогаш променливите на состојби се поделени на надворешен, карактеризирајќи ја околината и независно од состојбата на системот што се разгледува, и внатрешенкарактеризирање на системот што се проучува. Друга дефиниција ги идентификува надворешните променливи со генерализирани термодинамички координати. Следнава дефиниција ги идентификува надворешните променливи (волумен, ентропија и маса на системот) со координати на термодинамичка состојба. Според следната дефиниција, надворешните променливи (волумен, интензитет поле на силаитн.) постојат променливи на состојби кои го карактеризираат системот, но се оценуваат преку состојбата на надворешното опкружување. Со други зборови, тие се функции на карактеристики животната средина(функции на координатите на надворешните тела), во зависност од тоа каде е повлечена границата помеѓу системот и надворешна средина (надворешни тела), и на условите во кои се наоѓа системот, така што во различни ситуацииистото количество може да дејствува и како надворешна и како внатрешна променлива. На пример, со фиксна положба на ѕидовите на садот, волуменот на течноста е надворешна променлива, а притисокот е внатрешен; во други услови, кога системот е во цилиндар со подвижен клип под постојан притисок, тогаш притисокот ќе биде надворешен, а волуменот ќе биде внатрешна променлива (волумен солидна- внатрешна променлива, бидејќи не зависи од својствата на околните тела). Конвенцијата за поделба на променливите на состојбата на надворешни и внатрешни е очигледна: системот што се разгледува и неговата околина секогаш може да се сметаат како дел од единствен проширен систем кој се состои од системот што се проучува и неговата околина, а за таков проширен систем сите променливи на состојби од интерес за нас може да се смета за внатрешен.
Покрај наведените, постојат и други толкувања на терминот „надворешна променлива“. Недостатокот на општо прифатено толкување го отежнува користењето на надворешниот приказ на променливата.
Температурата на системот обично се класифицира како внатрешна променлива, но понекогаш се класифицира како надворешна променлива.
Надворешните променливи се важни за оние методи на конструирање/претставување термодинамика, во кои термодинамичкиот систем се смета како црна кутија: со промена на надворешните променливи (директно поврзани со работата извршена на системот - или на системот
Стандарден термодинамички величини.
Големината на промената на енергијата на Гибс за време на реакцијата зависи од температурата, Аисто така и на природата и концентрацијата на земените супстанции и на добиените супстанции. За полесно споредување различни реакцииВообичаено е да се споредат вредностите ΔG под стандардни услови, т.е. при исти концентрации на супстанции (чиста состојба за поединечни супстанции); концентрација еднаква на 1 mol на 1000 g растворувач (за раствори); парцијален притисок еднаков на нормалниот атмосферски притисок за гасовите. Состојбата на супстанцијата во стандардни услови се нарекува стандардна состојба.
Термодинамички величини кои ја карактеризираат супстанцијата во нејзината стандардна состојба, се нарекуваат стандардни вредности. Промените во термодинамичките количества за време на реакцијата при која почетните материи во стандардна состојба се претвораат во производи на реакција, исто така во стандардна состојба, се нарекуваат стандардни промени во соодветните количини. Стандардни вредностиа нивните промени најчесто се означуваат со знакот „o“. На пример, стандардната ентропија е означена со симболот S°, стандардна промена на енталпијата - ΔН°, стандардна промена на енергијата на Гибс - ΔG 0.
Стандардната промена на Гибсовата енергија на реакцијата е поврзана со константата на рамнотежата на реакцијата со равенката:
ΔG 0 = - 2,3RTlgK p (19)
При замена на вредноста на Р = 8,314 J/(mol K) вредноста ΔG 0 ќе се изрази со формулата ΔG 0 = - 2,3 8,314T lg K = - 19,15 Т лог Кр, Ј/мол
ΔG 0 = - 0,01915T lg Кр , kJ/mol (20)
Оваа равенка овозможува, знаејќи го ΔG 0, да се пресмета константата на рамнотежа и, обратно, да се одреди ΔG 0 на реакцијата од експериментално пронајдената вредност на константата на рамнотежа. Важи за која било температура, но почесто се користи за 25 ° C (298 K); оваа температура е прифатена како стандардна. Температурата е означена со претплата
ΔG 0 293 = - 0,01915 298 lg K 298, kJ/mol
Или ΔG 0 293 = - 5,71 lg K 298 (21)
При пресметување на стандардните промени на енталпијата и енергиите на реакции на Гибс, обично се користат стандардните енталпии и енергиите на Гибс за формирање на супстанции. Овие вредности ги претставуваат реакциите на формирање ΔН 0 293 и ΔG 0 293 на оваа супстанцаод едноставни во стандардни услови. Покрај тоа, ако еден елемент формира неколку едноставни материи, тогаш се зема најстабилниот од нив (по дадени услови). Енталпијата на формирање и Гибсовата енергија на формирање на најстабилните едноставни супстанции се претпоставува дека се нула.
Според законот на Хес, стандардна енталпија промена на реакцијата(скратено: стандардна енталпија на реакција) е еднаков на збирот на стандардните енталпии за формирање на производите на реакцијата минус збирот на стандардните енталпии за формирање на почетните супстанции.Слично на тоа, стандардната промена во Гибсовата енергија на реакцијата (скратено како стандардна Гибсова енергија на реакција) е еднаква на збирот на стандардните Гибсови енергии на формирање на реакционите производи минус збирот на стандардните Гибсова енергија на формирање на почетната материјали. Во овој случај, сите суми се направени земајќи го предвид бројот на молови на супстанции кои учествуваат во реакцијата во согласност со нејзината равенка.
Оваа и некои други референтни книги обезбедуваат вредности за стандардната енталпија на формирање ( ΔН 0 298) и стандардна ентропија (S°) на супстанции. Да се пресмета стандардната Гибсова енергија на формирање ( ΔG 0 298форма) на супстанција, прво мора да се пресмета стандардната ентропија на формирање ( Δ S o 6р) супстанции, а потоа употребете ја формулата
ΔG arr = ΔН arr - TΔS arr
Пример 1.Пресметај ΔН 0 298, термички ефект на 298 K и постојан притисок и ΔG 0 293 реакции:
Пресметка ΔН 0 298и термичкиот ефект на реакцијата. Ние наоѓаме во табелата. _. ΔH 0 298 Fe 2 O3 (-822,2 kJ/mol) и A1 2 O 3 (-1676,0 kJ/mol) на 298 K и изведете алгебарско собирање:
ΔН 0 298 = - 1676,0 - (-822,2) = - 853,8 kJ
Бидејќи промената на енталпијата на реакцијата е еднаква по големина, но спротивна по знак термички ефектпри постојана температура и притисок, тогаш ќе се запише термохемиската равенка на реакцијата на следниот начин: Fe 2 O 3 + 2A1 = A1 2 O 3 + 2Fe + 853,8 kJ.
На ниски температуризнакот на промената на енталпијата на реакцијата може да послужи за грубо одредување на можниот правец на реакцијата. Добиени за реакцијата што се разгледува негативно значењеΔН 0 укажува на можноста за нејзино спонтано појавување при доволно ниски температури; Згора на тоа, големата апсолутна вредност на ΔН 0 298 ни овозможува со доволна веројатност да претпоставиме дека во услови кои не се многу различни од стандардните услови, оваа реакција може да продолжи и во насока напред.
Пресметка на ΔG° 298 реакции . Наоѓаме во табела_. ΔG o 6 p Fe 2 O 3 (-740,3 kJ/mol) и A1 2 Oz (-1582 kJ/mol) на 298 K и се собираат: ΔG° 298 = - 1582 - (-740,3) = - 831,7 kJ
Добиената негативна вредност ΔG° 298 го потврдува заклучокот направен врз основа на проценката на реакцијата ΔH 0 298. Блискоста на пронајдените вредности на ΔН 0 298 и ΔG° 298 се должи, особено, на фактот што за време на разгледуваната реакција бројот на молекулите на гасот не се менува (во нашиот пример, ниту почетните супстанции, ниту производи на реакција се гасови). Кога се менува бројот на молекули на гас, ентропијата на системот може значително да се промени (преминот во гасовита состојба е придружен со силно зголемување на молекуларното нарушување!), како резултат на што вредностите на ΔG° 298 и ΔH 0 298 не само што може значително да се разликува по вредност, туку дури и да има различни знаци(види пример 2). Затоа, во такви случаи, знакот ΔG° 298 не може да послужи како дефинитивен критериум за насоката на спонтано појавување на реакцијата.
Големата апсолутна вредност на ΔG° 298 пронајдена за реакцијата што се разгледува ни овозможува да зборуваме со доволна веројатност за можноста оваа реакција да се случи во насока напред не само на стандардна температура (25 ° C), туку и на други температури. Во случај на мали апсолутни вредности на ΔG° 298, исто така, за реакции што се случуваат со промена на бројот на молекули на гас, таков заклучок не може да се направи; во такви случаи, треба да ја знаете зависноста на ΔG° 298 од температурата.
Пример 2.Пресметајте ΔH 0 298, термичкиот ефект на 298 K и постојан притисок и ΔG° 298 од реакцијата: CuO + C = Cu + CO
ПресметкаΔН 0 298 реакции.Ние наоѓаме во табелата. 7. ΔH 0 298 CuO (-162,0 kJ/mol) и CO (-110,5 kJ/mol) на 298 K и се собираат: ΔH 0 298 = -110,5-(-162,0) = 51 ,5 kJ
Така CuO + C = Cu + CO - 51,5 kJ
Добиената вредност ΔН 0 298 е позитивна, но мала во апсолутна вредност. Затоа, тој не може да послужи како критериум за насоката на реакцијата дури и при ниски температури, особено што во случајот што се разгледува бројот на молекули на гас се менува како резултат на реакцијата.
ПресметкаΔG° 298 реакции.Ние наоѓаме во табелата. _. ΔG° 298 arr CuO (-129,4 kJ/mol) и CO (-137,1 kJ/mol) на 298 K и се собираат: ΔG° 298 = - 137,1 - (-129,4) = - 7 ,7 kJ
Резултирачката вредност ΔG° 298 е исто така мала абсолутна вредност, но негативно. Тоа укажува на можноста реакцијата да се случи во напредна насока во стандардни услови, но не дава основа за заклучоци за нејзината насока под услови различни од стандардните.
ВО во овој примерразличните знаци на ΔН 0 298 и ΔG° 298 се објаснуваат со зголемување на бројот на молекули на гас во текот на реакцијата и поврзаното зголемување на ентропијата. Затоа е можна спонтана појава на ендотермичка реакција на редукција на бакар.
Пример 3.Пресметајте ја константата на рамнотежа на реакцијата:
NH 3 + HC1 = NH 4 C1
Пред сè, да ја одредиме реакцијата ΔG° 298. За да го направите ова, наоѓаме во табелата. _. ΔG° 298 NH 3 (-16,7 kJ/mol), HCI (-94,8 kJ/mol) и NH 4 CI (-203,2 kJ/mol) на 298 K и се собираат:
AG° 98 = - 203,2 - (-16,7 - 94,8) = - 91,7 kJ
Сега ја заменуваме пронајдената вредност ΔG° 298 во равенката Добиваме: -91,7 = - 5,71 1g K 298, па оттука 1g K 298 = 16; т.е. K 298 = 10 16
Големо значењеконстантата што ја најдовме покажува дека при стандардна температура рамнотежата
NH 3 + HC1 ↔ NH 4 CI
силно се префрли надесно; со други зборови, во стандардни услови, амониум хлоридот е стабилно соединение.
Табела _.
Стандардна енталпија на формирање и стандардна Гибсова енергија на формирање на одредени супстанции на 298 K (25 °C)
Скратени ознаки за состојбата на агрегација на супстанции: g - гасовити, g - течни, j - кристални.
Внатрешната енергија (U, kJ/mol) е вкупната енергија на системот, еднаков на збироткинетичка, потенцијална и други видови енергија на сите честички на овој систем. Ова е функција на состојба чијшто прираст е еднаков на топлината што ја прима системот во изохорен процес.
Работата (A, kJ/mol) е енергетска мерка на насочените форми на движење на честичките за време на интеракцијата на системот со околината.
Топлината (Q kJ/mol) е енергетска мерка на хаотичните форми на движење на честичките за време на интеракцијата на системот со околината.
Првиот закон на термодинамиката (Q= U+A) - топлината што се снабдува во затворен систем се троши на зголемување на внатрешната енергија на системот и на извршување на работа против системот надворешни силиживотната средина.
Ентропија (S, J/mol . до S = Q (t)) е состојба функција која го карактеризира степенот на нарушување на системот, т.е. хетерогеност на локацијата и движењето на неговите честички, чијшто прираст е еднаков на топлината што се доставува до системот во реверзибилна изотермичен процес, поделено со апсолутна температура, во кој се спроведува процесот.
Енталпијата (H, kJ/mol, H = U+P V) е функција на состојба која ја карактеризира енергетската состојба на системот во изобарни услови.
Енталпија на реакцијата (H раствор, kJ/mol) е количината на топлина што се ослободува или апсорбира кога хемиските реакции се изведуваат во изобарни услови.
Стандардна состојба е најстабилна форма на дадена температура (обично 298 К) и притисок 1 атм.
Стандардни услови (s.u.) - притисок: 101325 Pa = 1 atm = 760 mm Hg; температура: 25 0 C»298k; n(x)=1 mol.
Стандардна енталпија на формирање на едноставни супстанции [Н 0 arr298 (супстанција, состојба на агрегација), kJ/mol] - прифатена како стандардна еднаква на нулаза едноставни супстанции во нивните термодинамички најстабилни агрегатни и алотропни состојби.
Стандардна енталпија на формирање комплексни супстанции
[Н 0 согорување (X), kJ/mol] - енталпија на согорување (оксидација) на 1 mol супстанција до повисоки оксидиво кислородна средина при амбиентални услови.
Енталпија на растворање (H pH, kJ/mol) – термички ефект на растворање солиднаво изобарни услови.
Гибсовата енергија (G, kJ/mol) е слободна енергија, генерализирана термодинамичка функција на состојбата на системот, земајќи ја предвид енергијата и нередот на системот во изобарни услови.
Прашања за самоконтрола
1. Концепт на хемиска термодинамика: структура, термодинамички системи(изолиран, затворен, отворен).
2. Хомогени и хетерогени системи; реакции кои се случуваат во овие системи.
3. Наведете ги својствата на системот кои ја одредуваат неговата состојба.
4. Дефинирајте и карактеризирајте ги функциите на состојбата на системот.
5. Проширете семантичко значење следните концепти: внатрешна енергија, работа, топлина, ентропија, прв закон за термодинамика, енталпија, енталпија на реакција, стандардна состојба, стандардни услови, енергија на Гибс.
6. Хесовиот закон и главните последици од него.
8. Решете го проблемот, утврдете ја содржината на калории прехранбен производсо тежина од 350 g, содржи 50% вода, 30% протеини, 15% масти и 5% јаглени хидрати.
9. Користејќи референтни податоци, пресметајте ја количината на топлина што ќе се ослободи при оксидација на гликоза со тежина од 90 g при амбиентални услови.
10. Со помош на референтни податоци, утврдете го термичкиот ефект на реакцијата на синтеза на диетил етер, кој се користи во медицината за анестезија, на 298 К.
Големината на промената на енергијата на Гибс за време на реакцијата зависи од температурата, како и од природата и концентрацијата на земените супстанции и добиените супстанции. За погодност за споредување на различни реакции, вообичаено е да се споредат вредностите под стандардни услови, т.е. во исти концентрации на супстанции (чиста состојба за поединечни супстанции; концентрација еднаква на 1 mol на 1000 g растворувач за раствори; парцијален притисок еднаков во нормала атмосферски притисок, за гасови).
Состојбата на супстанцијата во стандардни услови се нарекува стандардна состојба.
Термодинамичките величини кои ја карактеризираат супстанцијата во нејзината стандардна состојба се нарекуваат стандардни количини. Промените во термодинамичките количества за време на реакцијата при која почетните материи во стандардна состојба се претвораат во производи на реакција, исто така во стандардна состојба, се нарекуваат стандардни промени во соодветните количини. Стандардните количини и нивните промени обично се означуваат со знакот. На пример, стандардната ентропија се означува со симболот, стандардната промена на енталпијата е , а стандардната промена на енергијата на Гибс е .
Стандардната промена на Гибсовата енергија на реакцијата е поврзана со константата на рамнотежата на реакцијата со равенката:
При замена на вредност, вредноста ќе се изрази со формулата
Оваа равенка овозможува, знаејќи го , да се пресмета константата на рамнотежа и, обратно, да се одредат реакциите користејќи ја експериментално пронајдената вредност на константата на рамнотежа. Тоа е точно за секоја температура, но почесто се користи за; оваа температура е прифатена како стандардна. Температурата е означена со претплата
При пресметување на стандардните промени на енталпијата и енергиите на реакции на Гибс, обично се користат стандардните енталпии и енергиите на Гибс за формирање на супстанции. Овие количини ги претставуваат реакциите на формирање на дадена супстанција од едноставни во стандардни услови. Освен тоа, ако некој елемент формира неколку едноставни супстанции, тогаш се зема најстабилната од нив (под дадени услови). Енталпијата на формирање и Гибсовата енергија на формирање на најстабилните едноставни супстанции се претпоставува дека се нула.
Според Хесовиот закон, стандардната промена во енталпијата на реакцијата (скратено како стандардна енталпија на реакцијата) е еднаква на збирот на стандардните енталпии на формирање на реакционите производи минус збирот на стандардните енталпии за формирање на почетните материјали.
Слично на тоа, стандардната промена во Гибсовата енергија на реакцијата (скратено како стандардна Гибсова енергија на реакција) е еднаква на збирот на стандардните Гибсови енергии на формирање на реакционите производи минус збирот на стандардните Гибсова енергија на формирање на почетната материјали. Во овој случај, сите суми се направени земајќи го предвид бројот на молови на супстанции кои учествуваат во реакцијата во согласност со нејзината равенка.
Табела 7. Стандардна енталпија на формирање и стандардна Гибсова енергија на формирање на одредени супстанции на 298 K (25 °C)
Скратени ознаки за состојбата на агрегација на супстанции: g - гасовити, g - течни, j - кристални.
Во табелата Табела 7 ги прикажува вредностите на стандардните енталпии и енергиите на Гибс за формирање на некои супстанции на 25 °C (298 K). Поцелосни податоци од овој вид може да се најдат во референтни книги, на пример, во „ Брза референцафизички и хемиски количества“ уредени од А. А. Равдел и А. М. Пономарева (осмо издание, 1983).
Пример 1. Пресметајте го термичкиот ефект на 298 K и постојан притисок и реакција:
Пресметка и термички ефект на реакцијата. Ние наоѓаме во табелата. 7 на 298 K и изведете алгебарско собирање:
Бидејќи промената на енталпијата на реакцијата е еднаква по големина, но спротивна по знакот на нејзиниот термички ефект при константна температура и притисок (види страница 189), термохемиската равенка на реакцијата ќе биде напишана на следниов начин:
При ниски температури, знакот за промена на енталпијата на реакцијата може да послужи за грубо одредување на можната насока на реакцијата. Негативната вредност добиена за реакцијата што се разгледува укажува на можноста за нејзино спонтано појавување при доволно ниски температури; Покрај тоа, големата апсолутна вредност ни овозможува со доволна веројатност да претпоставиме дека во услови многу различни од стандардните услови, оваа реакција може да продолжи и во насока напред.
Пресметка на реакција. Ние наоѓаме во табелата. и на 298 К и изведете го збирот:
Добиената негативна вредност го потврдува заклучокот направен врз основа на проценката на реакцијата. Блискоста на пронајдените вредности се должи, особено, на фактот дека за време на реакцијата што се разгледува бројот на молекулите на гасот не се менува (во нашиот пример, ниту почетните супстанции ниту производите на реакцијата се гасови). Кога се менува бројот на молекулите на гасот, ентропијата на системот може значително да се промени (преминот во гасовита состојба е придружен со силно зголемување на молекуларните), како резултат на што вредностите на и не само што можат значително да се разликуваат во големина, но дури и имаат различни знаци (види пример 2). Затоа, во такви случаи, знакот не може да послужи како дефинитивен критериум за насоката на спонтано појавување на реакцијата.
Големата апсолутна вредност пронајдена за реакцијата што се разгледува ни овозможува да зборуваме со доволна веројатност за можноста оваа реакција да се случи во насока напред не само на стандардна температура (), туку и на други температури. Во случај на мали апсолутни вредности, како и за реакциите кои настануваат со промена на бројот на молекули на уаза, таков заклучок не може да се донесе; во такви случаи потребно е да се знае зависноста од температурата.
Пример 2. Пресметајте го термичкиот ефект на 298 K и постојаниот реакционен притисок:
Пресметка на реакција. Ние наоѓаме во табелата. 7 и CO на 298 K го вршиме собирањето.
Се нарекуваат термодинамички величини физичките величини, користен во описот државитеИ процесиво термодинамичките системи.
Термодинамиката ги смета овие количини како некои макроскопски параметри и функции својствени за системот, но не се поврзани со неговата микроскопска структура. Прашањата за микроскопска структура се изучуваат од статистичката физика.
Внатрешната енергија на телото (означена како E или U) е збир од енергиите на молекуларните интеракции и топлинските движења на молекулата. Внатрешната енергија е единствена функција на состојбата на системот. Ова значи дека секогаш кога системот ќе се најде во дадена состојба, неговата внатрешна енергија ја презема вредноста што е својствена за оваа состојба, без оглед на претходната историја на системот. Следствено, промената на внатрешната енергија за време на транзицијата од една состојба во друга секогаш ќе биде еднаква на разликата помеѓу нејзините вредности во конечната и почетната состојба, без оглед на патеката по која се случила транзицијата.
Енталпија, исто така термичка функцијаИ содржина на топлина- термодинамички потенцијал, кој ја карактеризира состојбата на системот во термодинамичка рамнотежа при изборот на притисок, ентропија и број на честички како независни променливи.
Едноставно кажано, енталпијата е енергијата што е достапна да се претвори во топлина одредени температурии притисок.
44.Термодинамички величини. Ентропија и Гибсова енергија. Ентропија
ентропИЈас(од грчката ентропија - ротација, трансформација), концепт првпат воведен во термодинамиката за да се одреди мерката на неповратна дисипација на енергија. E. е широко користен во други области на науката: во статистичката физика како мерка за веројатноста за појава на каква било макроскопска состојба; во теоријата на информации како мерка за неизвесноста на секое искуство (тест), што може да има различни исходи. Овие толкувања на E. имаат длабока домофон. На пример, врз основа на идеите за информациската енергија, може да се заклучат сите најважни одредби од статистичката физика.
Бесплатна енергија на Гибс(или едноставно Гибсовата енергија, или Гибсовиот потенцијал, или термодинамичкиот потенцијал во во потесна смисла) е величина што ја покажува промената на енергијата за време на хемиска реакцијаи на тој начин давање одговор на основната можност за појава на хемиска реакција; Ова е термодинамичкиот потенцијал на следната форма:
Гибсовата енергија може да се разбере како вкупна хемиска енергија на системот (кристал, течност, итн.)
45. Решенија. Карактеристики на решенија.
Општи карактеристики на решенија.
Растворите се хомогени системи со променлив состав во кои растворената супстанца е во форма на атоми, јони или молекули рамномерно опкружени со атоми, јони или молекули на растворувачот. Секој раствор се состои од најмалку две супстанции, од кои едната се смета за растворувач, а другата за растворена супстанција. Растворувач е компонента чија состојба на агрегација е иста како и состојбата на агрегација на растворот. Оваа поделба е прилично произволна, а за супстанциите што се мешаат во кој било сооднос (вода и ацетон, злато и сребро), нема смисла. Во овој случај, растворувачот е компонентата присутна во растворот во поголеми количини.
45 ) Растворите се хомоген повеќекомпонентен систем кој се состои од растворувач, растворени супстанции и производи од нивната интеракција.
Според нивната состојба на агрегација, растворите можат да бидат течни ( морска вода), гасовити (воздух) или цврсти (многу метални легури).
Големини на честички во вистински решенија- помалку од 10-9 m (по редослед на молекуларни големини).
Незаситени, заситени и презаситени раствори
Ако молекуларна или јонски честички, распоредени во течен раствор се присутни во него во такви количини што под овие услови нема понатаму растворање на супстанција, растворот се нарекува заситен. (На пример, ако ставите 50 g NaCl во 100 g H2O, тогаш на 200C само 36 g сол ќе се растворат).
Растворот се нарекува заситен ако е во динамичка рамнотежа со вишок на растворена супстанција.
Со ставање помалку од 36 g NaCl во 100 g вода на 200C, добиваме незаситен раствор.
Кога мешавината од сол и вода ќе се загрее на 1000C, 39,8 g NaCl ќе се растворат во 100 g вода. Ако сега нерастворената сол се отстрани од растворот и растворот внимателно се олади до 200C, вишокот сол не секогаш таложи. Во овој случај, ние се занимаваме со презаситен раствор. Презаситените раствори се многу нестабилни. Мешањето, тресењето или додавањето зрна сол може да предизвика кристализирање на вишокот сол и да влезе во заситена стабилна состојба.
Незаситен раствор е раствор кој содржи помалку супстанција од заситениот.
Презаситен раствор е раствор кој содржи повеќе супстанција од заситен раствор.
Во хетерогени системи, растворувачот е супстанцијата што се наоѓа во истиот состојба на агрегацијаисто како и решението.
На пример: вода + сол = солен раствор
Во хомогени системи, растворувачот е супстанцијата што е позастапена.
На пример: вода + алкохол = раствор на алкохол.
Процесите на растворање се придружени со физички и хемиски феномени
Физички феномени:
ослободување или апсорпција на топлина
промена на јачината на звукот
Промена на боја
Ослободување на мирис
Промена на состојбата на агрегација
Хемиски феномени
Промена во концентрацијата
Промена на супстанцијата
Промена на pH вредноста
Класификација на решенија:
по состојба на агрегација
Со концентрација
Според големината на честичките на растворената супстанција (Според степенот на дисперзија
Вистински раствори (големината на честичките на растворот на супстанцијата е помала од 10-7.
Колоидни раствори (соли) (големина на честички 10-5cm-10-7cm).