Химическая термодинамика

Содержание

1. Химическая термодинамика
2. Термодинамикаtherme (теплота) + dinamis (сила) наука о
3. СистемаТермодинамическая система – объект исследования, выделенный из окружающей среды реально существующими или воображаемыми поверхностями (границами)
4. Свойства системыСовокупность свойств определяет состояние системыf (p,
5. Параметры (свойства) системыI (V1, p1, T1) →
6. Процессыизотермический (T = const)изобарический (p = const)изохорный
7. Внутренняя энергия (U)Кинетическая энергия движения частицПотенциальная энергия
8. Теплота (Q)Передача теплоты – "микрофизический" (на уровне
9. Работа (А)Работа – "макрофизический" способ передачи энергии
10. Первый закон термодинамикиКоличество теплоты, полученное системой, идет
11. Изохорный процесс
12. Изобарный процесс
13. Тепловой эффект реакциитеплота, выделяющаяся или поглощающаяся при химической реакции
14. Тепловой эффект реакцииЭндотермическая реакцияЭкзотермическая реакция
15. Термохимические уравненияхимические уравнения, в которых указан тепловой
16. Стандартная теплота образованияТеплота образования (formation) – тепловой
17. Закон ГессаС(графит) + О2(г) = СО2(г); ΔН°1
18. Следствия из закона ГессаЗакон Лавуазье-Лапласа. Тепловой эффект
19. Термохимические расчетыПримеры1) Используя табличные значения энтальпий образования,
20. ЭнтропияПараметры системымакропараметры системы(Т, р, V)микропараметры отдельных частиц
21. Изменение энтропии в химических реакциях ПримерОпределить изменение
22. Третье начало термодинамикиПри абсолютном нуле температур энтропия любого совершенного кристалла равна нулю.Зависимость энтропии свинца от температуры:
23. Самопроизвольные процессыПринцип Бертло-Томсена. Самопроизвольный химический процесс должен сопровождаться выделением тепла. ΔH
24. Второй закон термодинамикиВ изолированной системе самопроизвольный процесс
25. Энергия Гиббса (р, Т = const)Два фактораэнергия
26. II закон т.д. для химических процессовΔH <
27. Изменение энергии ГиббсаПримерВычислить стандартное изменение энергии Гиббса
28. Скачать презентанцию

Термодинамикаtherme (теплота) + dinamis (сила) наука о силах, связанных с теплотой; изучает взаимосвязь теплоты, работы и других видов энергии Химическая термодинамикаизучает превращения энергии при химических реакциях:энергетические эффекты химических процессоввозможность и направление

Главная
Разное
Химическая термодинамика

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция № 3
Химическая термодинамика

Слайд 2Термодинамика
therme (теплота) + dinamis (сила)
наука о силах, связанных с

теплотой; изучает взаимосвязь теплоты, работы и других видов энергии
Химическая термодинамика
изучает

превращения энергии при химических реакциях:
энергетические эффекты химических процессов
возможность и направление самопроизвольного протекания реакций

Термодинамикаtherme (теплота) + dinamis (сила) наука о силах, связанных с теплотой; изучает взаимосвязь теплоты, работы и других

Слайд 3Система
Термодинамическая система – объект исследования, выделенный из окружающей среды реально

существующими или воображаемыми поверхностями (границами)

СистемаТермодинамическая система – объект исследования, выделенный из окружающей среды реально существующими или воображаемыми поверхностями (границами)

Слайд 4Свойства системы
Совокупность свойств определяет состояние системы
f (p, V, T) =

0 – функция состояния; описывает свойства системы (все свойства знать не обязательно)
pV

= nRT

– уравнение состояния идеального газа

Свойства системыСовокупность свойств определяет состояние системыf (p, V, T) = 0 – функция состояния; описывает свойства системы

Слайд 5Параметры (свойства) системы
I (V1, p1, T1) → II (V2, p2,

T2)
Изменение свойств системы не зависит от пути изменения системы, а

определяется начальным и конечным состоянием системы
Величины, изменения которых зависят от пути изменения системы, не являются свойствами системы

Параметры (свойства) системыI (V1, p1, T1) → II (V2, p2, T2)Изменение свойств системы не зависит от пути

Слайд 6Процессы
изотермический (T = const)
изобарический (p = const)
изохорный (V = const)
изобарно-изотермический

(p, T = const)
изохорно-изотермический (V, T = const)
адиабатический (отсутствует теплообмен)
Процесс

– переход системы из одного состояния в другое

Процессыизотермический (T = const)изобарический (p = const)изохорный (V = const)изобарно-изотермический (p, T = const)изохорно-изотермический (V, T =

Слайд 7Внутренняя энергия (U)
Кинетическая энергия движения частиц
Потенциальная энергия взаимодействия частиц
поступательное
колебательное
вращательное
межмолекулярное
взаимодействие

ядер и электронов
химическая связь
внутриядерное взаимодействие
Два способа передачи энергии: передача теплоты и

совершение работы

Внутренняя энергия (U)Кинетическая энергия движения частицПотенциальная энергия взаимодействия частицпоступательноеколебательноевращательноемежмолекулярное взаимодействие ядер и электроновхимическая связьвнутриядерное взаимодействиеДва способа передачи

Слайд 8Теплота (Q)
Передача теплоты – "микрофизический" (на уровне молекул) способ передачи

энергии от системы к системе путем неупорядоченного движения молекул

Слайд 9Работа (А)
Работа – "макрофизический" способ передачи энергии путем упорядоченного движения

частиц
Работа не является свойством системы
Величина работы зависит от пути перехода

из начального состояния в конечное:

Слайд 10Первый закон термодинамики
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии

системы и на совершение работы над внешними телами

Первый закон термодинамикиКоличество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии системы и на совершение работы над

Слайд 11Изохорный процесс

Слайд 12Изобарный процесс

Слайд 13Тепловой эффект реакции
теплота, выделяющаяся или поглощающаяся при химической реакции

Слайд 14Тепловой эффект реакции
Эндотермическая реакция
Экзотермическая реакция

Слайд 15Термохимические уравнения
химические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции
ΔH°T

– дельта аш стандартное при Т (К)
Стандартные условия:
устойчивая модификация вещ-ва
р

= 1атм. = 101325 Па
Т любая, обычно 298,15 К (25 °С)

Термохимические уравненияхимические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции ΔH°T – дельта аш стандартное при Т (К)Стандартные

Слайд 16Стандартная теплота образования
Теплота образования (formation) – тепловой эффект реакции образования 1

моля вещества из простых веществ, устойчивых в указанных условиях

Стандартная теплота образованияТеплота образования (formation) – тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества из простых веществ, устойчивых

Слайд 17Закон Гесса
С(графит) + О2(г) = СО2(г); ΔН°1 = -393,5 кДж
С(графит)

+ 1/2О2(г) = СО(г); ΔН°2 = -110,5 кДж
СО(г) + 1/2О2(г)

= СО2(г); ΔН°3 = -283,0 кДж
ΔН°1= ΔН°2 + ΔН°3 = -393,5 кДж

Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояний веществ и не зависит от пути перехода

Закон ГессаС(графит) + О2(г) = СО2(г); ΔН°1 = -393,5 кДжС(графит) + 1/2О2(г) = СО(г); ΔН°2 = -110,5

Слайд 18Следствия из закона Гесса
Закон Лавуазье-Лапласа. Тепловой эффект обратной реакции равен

тепловому эффекту прямой реакции с обратным знаком
Тепловой эффект реакции

ΔrH равен сумме теплот образования конечных продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ

Следствия из закона ГессаЗакон Лавуазье-Лапласа. Тепловой эффект обратной реакции равен тепловому эффекту прямой реакции с обратным знаком

Слайд 19Термохимические расчеты
Примеры
1) Используя табличные значения энтальпий образования, определите стандартную энтальпию

реакции:
3Mn3O4(т) + 8Al(т) = 9Mn(т) + 4Al2O3(т)
2) Реакция горения ацетилена

выражается термохимическим уравнением:
C2H2(г) + 2,5O2(г) = 2CO2(г) + H2O(г); ΔН0298 = - 1256 кДж
Рассчитайте теплоту образования ацетилена.

Термохимические расчетыПримеры1) Используя табличные значения энтальпий образования, определите стандартную энтальпию реакции:3Mn3O4(т) + 8Al(т) = 9Mn(т) + 4Al2O3(т)2)

Слайд 20Энтропия
Параметры системы
макропараметры системы
(Т, р, V)
микропараметры отдельных частиц (координаты, скорость, энергия)
Термодинамическая

вероятность (W) – число микросостояний, посредством которых реализуется данное макросостояние
Энтропия

(S) – мера беспорядка, является функцией состояния

ЭнтропияПараметры системымакропараметры системы(Т, р, V)микропараметры отдельных частиц (координаты, скорость, энергия)Термодинамическая вероятность (W) – число микросостояний, посредством которых

Слайд 21Изменение энтропии в химических реакциях
Пример
Определить изменение энтропии в ходе реакции:

2С(тв.) + О2(г) = 2СО(г)

S0298 (C) = 5,74 Дж/моль·К
S0298 (O2)

= 205,04 Дж/моль·К
S0298 (CO) = 197,54 Дж/моль·К

Изменение энтропии в химических реакциях ПримерОпределить изменение энтропии в ходе реакции: 2С(тв.) + О2(г) = 2СО(г)S0298 (C)

Слайд 22Третье начало термодинамики
При абсолютном нуле температур энтропия любого совершенного кристалла

равна нулю.
Зависимость энтропии свинца от температуры:

Третье начало термодинамикиПри абсолютном нуле температур энтропия любого совершенного кристалла равна нулю.Зависимость энтропии свинца от температуры:

Слайд 23Самопроизвольные процессы
Принцип Бертло-Томсена. Самопроизвольный химический процесс должен сопровождаться выделением тепла.

ΔH

закон термодинамики

Самопроизвольные процессыПринцип Бертло-Томсена. Самопроизвольный химический процесс должен сопровождаться выделением тепла. ΔH

Слайд 24Второй закон термодинамики
В изолированной системе самопроизвольный процесс возможен лишь при

увеличении энтропии.
ΔS > 0 – самопроизвольный процесс
ΔS = 0 –

равновесие
ΔS < 0 – несамопроизвольный процесс

Второй закон термодинамикиВ изолированной системе самопроизвольный процесс возможен лишь при увеличении энтропии.ΔS > 0 – самопроизвольный процессΔS

Слайд 25Энергия Гиббса (р, Т = const)
Два фактора
энергия – энтальпийный фактор
Qp

= ΔH
энтропия– энтропийный фактор
TΔS
Энергия Гиббса
(изобарно-изотермический потенциал: р, Т =

const)

ΔG < 0 – самопроизвольный процесс
ΔG = 0 – равновесие

Слайд 26II закон т.д. для химических процессов
ΔH < 0, ΔS >

0 – самопроизвольный процесс. 2С(тв.) + О2(г) = 2СО(г)

ΔH >

0, ΔS < 0 – несамопроизвольный процесс. 3О2(г) = 2О3(г) (эл. разряд)

ΔH > 0, ΔS > 0 – процесс протекает при |ΔH| < |TΔS| 2Сu2O(тв.) = 4Cu(тв) + O2(г)

ΔH < 0, ΔS < 0 – процесс протекает при |ΔH| > |TΔS| 2NO2(г) = N2O4(г)

Химическая реакция протекает самопроизвольно в том направлении, при котором происходит уменьшение энергии Гиббса:

II закон т.д. для химических процессовΔH < 0, ΔS > 0 – самопроизвольный процесс. 2С(тв.) +

Слайд 27Изменение энергии Гиббса
Пример
Вычислить стандартное изменение энергии Гиббса при 25 °С

для термического разложения CaCO3, если ΔH0 = +178 кДж\моль, ΔS0

= +161 Дж\мольК.
Может ли эта реакция протекать самопроизвольно при 25 °С?
При какой температуре становится возможным самопроизвольное протекание реакции?

Изменение энергии ГиббсаПримерВычислить стандартное изменение энергии Гиббса при 25 °С для термического разложения CaCO3, если ΔH0 =

Скачать презентацию

Разделы презентаций

Химическая термодинамика

Содержание

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция № 3Химическая термодинамика

Слайд 2Термодинамикаtherme (теплота) + dinamis (сила) наука о силах, связанных с

теплотой; изучает взаимосвязь теплоты, работы и других видов энергии Химическая термодинамикаизучает

Слайд 3СистемаТермодинамическая система – объект исследования, выделенный из окружающей среды реально

существующими или воображаемыми поверхностями (границами)

Слайд 4Свойства системыСовокупность свойств определяет состояние системыf (p, V, T) =

0 – функция состояния; описывает свойства системы (все свойства знать не обязательно)pV

Слайд 5Параметры (свойства) системыI (V1, p1, T1) → II (V2, p2,

T2)Изменение свойств системы не зависит от пути изменения системы, а

Слайд 6Процессыизотермический (T = const)изобарический (p = const)изохорный (V = const)изобарно-изотермический

(p, T = const)изохорно-изотермический (V, T = const)адиабатический (отсутствует теплообмен)Процесс

ядер и электроновхимическая связьвнутриядерное взаимодействиеДва способа передачи энергии: передача теплоты и

Слайд 8Теплота (Q)Передача теплоты – "микрофизический" (на уровне молекул) способ передачи

энергии от системы к системе путем неупорядоченного движения молекул

Слайд 9Работа (А)Работа – "макрофизический" способ передачи энергии путем упорядоченного движения

частицРабота не является свойством системыВеличина работы зависит от пути перехода

Слайд 10Первый закон термодинамикиКоличество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии

системы и на совершение работы над внешними телами

Слайд 11Изохорный процесс

Слайд 12Изобарный процесс

Слайд 13Тепловой эффект реакциитеплота, выделяющаяся или поглощающаяся при химической реакции

Слайд 14Тепловой эффект реакцииЭндотермическая реакцияЭкзотермическая реакция

Слайд 15Термохимические уравненияхимические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции ΔH°T

– дельта аш стандартное при Т (К)Стандартные условия:устойчивая модификация вещ-вар

Слайд 16Стандартная теплота образованияТеплота образования (formation) – тепловой эффект реакции образования 1

моля вещества из простых веществ, устойчивых в указанных условиях

Слайд 17Закон ГессаС(графит) + О2(г) = СО2(г); ΔН°1 = -393,5 кДжС(графит)

+ 1/2О2(г) = СО(г); ΔН°2 = -110,5 кДжСО(г) + 1/2О2(г)

Слайд 18Следствия из закона ГессаЗакон Лавуазье-Лапласа. Тепловой эффект обратной реакции равен

тепловому эффекту прямой реакции с обратным знаком Тепловой эффект реакции

Слайд 19Термохимические расчетыПримеры1) Используя табличные значения энтальпий образования, определите стандартную энтальпию

реакции:3Mn3O4(т) + 8Al(т) = 9Mn(т) + 4Al2O3(т)2) Реакция горения ацетилена

Слайд 20ЭнтропияПараметры системымакропараметры системы(Т, р, V)микропараметры отдельных частиц (координаты, скорость, энергия)Термодинамическая

вероятность (W) – число микросостояний, посредством которых реализуется данное макросостояниеЭнтропия

Слайд 21Изменение энтропии в химических реакциях ПримерОпределить изменение энтропии в ходе реакции:

2С(тв.) + О2(г) = 2СО(г)S0298 (C) = 5,74 Дж/моль·КS0298 (O2)

Слайд 22Третье начало термодинамикиПри абсолютном нуле температур энтропия любого совершенного кристалла

равна нулю.Зависимость энтропии свинца от температуры:

Слайд 23Самопроизвольные процессыПринцип Бертло-Томсена. Самопроизвольный химический процесс должен сопровождаться выделением тепла.

ΔH

Слайд 24Второй закон термодинамикиВ изолированной системе самопроизвольный процесс возможен лишь при

увеличении энтропии.ΔS > 0 – самопроизвольный процессΔS = 0 –

Слайд 25Энергия Гиббса (р, Т = const)Два фактораэнергия – энтальпийный факторQp

= ΔHэнтропия– энтропийный факторTΔSЭнергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал: р, Т =

Слайд 26II закон т.д. для химических процессовΔH < 0, ΔS >

0 – самопроизвольный процесс. 2С(тв.) + О2(г) = 2СО(г)ΔH >

Слайд 27Изменение энергии ГиббсаПримерВычислить стандартное изменение энергии Гиббса при 25 °С