Основы химической термодинамики и термохимии Лекция 5

при химических процессах (растворении, испарении, кристаллизации и др.) в виде

теплоты и работы.

из ничего, а только превращается из
одного вида в другой

в строго эквивалентных соотношениях.

и размеров системы.
Это температура, плотность, мольная доля, магнитная индукция,

давление и т.п.

Экстенсивные параметры обладают свойством аддитивности (слагаимости), то есть зависящие от массы или числа частиц системы.
К экстенсивным параметрам относятся объем, масса, энергия, теплоемкость, энтальпия, энтропия.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

в которых функционируют живые организмы, совершаемая работа определяется изменением объема:
Тогда

Сумма внутренней энергии системы и произведения объема на давление называют энтальпией (Н).

изменение ее внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

Теплота,

сообщенная системе извне, расходуется на увеличение внутренней энергии и на работу, совершаемую системой.

Изменение внутренней энергии изолированной системы равно разности между количеством теплоты, переданной системе, и работой, совершенной системой над внешними телами.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

изобарно-изотермических условиях.
Теплота, полученная системой при Р,Т=const, равна приращению энтальпии системы:
СУРГУТСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

химических реакций в изобарно-изотермических условиях, характеризуется изменением энтальпии системы и

называется энтальпией реакции ΔНР.
Химические реакции и физико-химические процессы подразделяются на экзотермические и эндотермические:
Экзотермические процессы сопровождаются выделением энергии из системы в окружающую среду, т.е. .
Эндотермические процессы сопровождаются поглощением энергии системой из окружающей среды , т.е.

760 мм рт.ст.=101325 Па;
T-температура – 25°C = 298 К
Энтальпию

химической реакции при стандартных условиях обозначают:


Например:

Стандартная энтальпия образования простых веществ в их наиболее термодинамически устойчивом агрегатном и аллотропном состоянии при стандартных условиях принимается равной нулю.

получения 1 моль этого вещества из простых веществ при стандартных

условиях.
Например: стандартная энтальпия образования этанола равна стандартной энтальпии гипотетической реакции:

H2(г) = 2H; ΔH° = +436 кДж
ΔH°(H(г)) = +436 кДж ÷ 2 моль = 218 кДж/моль

или постоянном давлении не зависит от пути, по которому протекает

реакция, а определяется только состоянием реагентов и продуктов реакции.
Практическое значение закона Гесса:
1. Позволяет, не прибегая к эксперименту, определить тепловой эффект реакции, при известных тепловых эффектах промежуточных стадий;
2. Позволяет определить тепловой эффект любого процесса.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

реакции (тепловой эффект
химической реакции) равен разности стандартных энтальпий (теплот) обра-
зования

продуктов реакции и исходных реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов:



Теплоты образования простых веществ считаются равными нулю.

аммиака и оксида углерода(IV):

реакции) равна разности стандартных энтальпий
(теплот) сгорания исходных веществ и

продуктов реакции (с учетом
стехиометрических коэффициентов:



Данное следствие используется для расчета тепловых эффектов
органических реакций.

реакции всегда равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком.

Это

означает, что при образовании любого соединения выделяется (поглощается) столько же энергии, сколько поглощается (выделяется) при его распаде на исходные вещества.
Например: горение водорода в кислороде

Разложение воды электрическим током:

работы извне и который уменьшает работоспособность системы после своего завершения.

Существует экстенсивная функция состояния термодинамической системы, называется энтропией (S).

сумм стандартных энтропий продуктов реакции и исходных веществ с учетом

соответствующих стехиометрических коэффициентов:

веществ и продуктов реакции;
- стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции.

теплота сама по себе не может перейти от более холодного

тела к более теплому, тогда как передача теплоты от теплого тела к холодному может быть единственным результатом процесса.
Формулировка Томсона (1851 г): никакая совокупность процессов не может сводиться только к превращению теплоты в работу, тогда как превращение работы в теплоту может быть единственным результатом процесса.
Формулировка Оствальда: невозможно создание вечного двигателя второго рода, т.е. такой машины, которая производила бы работу только за счет поглощения теплоты из окружающей среды без передачи части теплоты холодильнику (невозможно всю внутреннюю энергию системы превратить в работу).
Формулировка Больцмана: изолированная система эволюционирует преимущественно в направлении большей термодинамической вероятности.

энергия Гиббса химической реакции для газообразных веществ
при данной температуре:

Для газообразных веществ:

энергия Гиббса химической реакции, для веществ находящихся
в растворе при

данной температуре:

Для процесса, протекающего в растворе:

свободную энергию Гельмгольца
Можно определить по выражению:
где

.

– это сово-
купность методов измерения количества тепло-
ты, выделяющейся или поглощаемой

при протека-
нии различных физических, химических или био-
логических процессов.