ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы СОДЕРЖАН ИЕ Определение термодинамики, основные понятия и методы из "Термодинамика физико-химических процессов" Термодинамика определяется как наука, изучающая процессы взаимопревращения теплоты и работы. В настоящее время выделяют общую (физическую), техническую и химическую термодинамику, которые в основном изучают равновесно протекающие процессы. В последнее время интенсивно развивается термодинамика необратимых процессов и появляются исследования термодинамики самопроизвольных и несамопроизвольных процессов, как новое направление термодинамики необратимых процессов. [c.5] Термин термодинамика происходит от двух греческих слов Шегте — теплота и (1упат1з — сила. Перевод сочетания этих двух слов определяет термодинамику как науку о силах, связанных с тепловыми процессами. Однако термодинамика, в обычном понимании ее содержания, не изучает переходные процессы, связанные с передачей энергии в форме теплоты между телами с разной температурой за определенное время, а изучает состояние систем, находящихся в равновесии, или равновесные стадии процессов. В литературе приведены исследования по термодинамике координированных систем, в которой учитывается структура веществ и изменение ее при равновесно протекающих процессах. В коллоидной химии развивается термодинамика дисперсных систем. [c.5] Рассмотрим кратко сущность перечисленных выше направлений в развитии термодинамики. Общая термодинамика развивает теоретические основы протекания равновесных процессов, формулирует законы и создает методы для изучения различных физических явлений без детализации механизма их протекания. [c.5] Химическая термодинамика определяется как наука, изучающая свойства равновесных химических систем и закономерности изменения равновесия в химических системах с изменением внешних параметров — Т, Р, С, химической переменной и других. В химической термодинамике равновесия в химических системах и процессы химического превращения веществ изучают с использованием трех законов термодинамики. [c.6] Основным методом изучения равновесия в химических системах и процессов, протекающих равновесно в таких системах, является метод термодинамических функций, развитый работами Г. Гельмгольца и Дж. В. Гиббса. Рассмотрим кратко сущность 3-х законов термодинамики. [c.6] Первый закон термодинамики основан на законе сохранения энергии при взаимопревращениях ее в разных процессах. Его применяют для расчета процессов, протекающих с выделением или поглощением энергии (в форме теплоты). С помощью этого закона можно рассчитать общий запас внутренней энергии в системе и превращение ее в работу или теплоту. [c.6] Второй закон термодинамики позволяет определить направление протекания процессов в природе и технике по знаку изменения термодинамических функций и имеет статистическое толкование. [c.6] В термодинамике необратимых процессов можно выделить самопроизвольные (спонтанно протекающие) процессы и несамопроизвольно протекающие процессы. На основе аналитических выражений 1-го и 2-го законов термодинамики получены такие функции, как внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, энергии Гельмгольца и Гиббса. Эти функции используются для расчета максимальной и максимально полезной работы химического процесса, которые характеризуют химическое сродство вещества друг к другу (мера химического сродства). [c.6] Третий закон термодинамики в формулировке Планка определяет предельное значение энтропии для индивидуального чистого вещества с идеальной решеткой при 7 =0К. [c.6] Термодинамика необратимых процессов выявляет закономерности протекания химических и других процессов во времени, а термодинамика координированных систем изучает изменение структуры веществ при переходе их из одного равновесного состояния в другое. [c.6] Для изучения свойств и состояния различных систем и явлений, протекающих в таких системах, в термодинамике вводятся необходимые понятия и определения. [c.6] В термодинамике все рассуждения относятся к системам и процессам, протекающим в них. Под системой понимают ограниченную часть пространства (выделяемую физически или мысленно), в которой все составляющие и фазы находятся во взаимодействии. Термодинамической называется система, в которой совокупность тел может обмениваться между собой энергией и веществом с физическим и химическим превращением веществ. Поверхность раздела отделяет внутреннюю среду от внешней. Система, которая не обменивается с внешней средой энергией, называется адиабатической. [c.7] Систему называют закрытой, если она не обменивается с внешней средой веществом, но обменивается энергией. Изолированная система не обменивается с внешней средой ни энергией, ни веществом. Открытая система обменивается с внешней средой и веществом, и энергией. Можно еще выделить биологические системы, которые имеют оболочки, но обмениваются с внешней средой и веществом, и энергией. [c.7] Система является гомогенной, если в ее пределах давление, Т, С а другие параметры имеют одно и то же значение или непрерывно меняются, от точки к точке. Внутри этой системы отсутствуют части, отделенные друг от друга поверхностью раздела. [c.7] Если система включает несколько подсистем с различными свойствами, то ее называют гетерогенной. Гомогенная система однофазна, гетерогенная — многофазна. Условились под фазами понимать однородные части системы, отделенные друг от друга поверхностями раздела и обладающие одинаковым химическим составом, физическими и термодинамическими свойствами. Однородной называют систему, содержащую молекулы или атомы одного и того же сорта (К- Б. Толпыго, К- А. Путилов), или одну фазу. [c.7] Разнородные системы состоят из молекул или атомов разной природы, и их называют смесями или растворами. К разнородным системам относят также и многофазные системы. [c.7] химический потенциал, парциальные мольные величины, поверхностное натяжение жидкостей и другие. [c.8] Экстенсивные свойства и термодинамические параметры, их определяющие, пропорциональны массе системы, и их можно суммировать. Такими свойствами системы обладают объем (V), внутренняя энергия Щ, энтальпия (Я), энтропия (5), энергия Гельмгольца А) и энергия Гиббса (О) и другие. [c.8] Условились переменные, которые можно измерять экспериментально — Р, V, Т, С, называть основными. Переменные, значения которых можно только рассчитывать, называют термодинамическими функциями и, 8, Н, А, С). Основные параметры и термодинамические функции связываются между собой с помощью термодинамических уравнений, которые позволяют определить любое свойство и состояние системы. [c.8] С помощью термодинамических функций и параметров можно составить термодинамические уравнения состояния ве- щества. Изменение термодинамических функций не зависит ог пути проведения процесса, а зависит только от начального и конечного значения переменных. Поэтому термодинамические функции в дифференциальной форме обладают свойствами полного дифференциала. Если система в ходе протекания в них процессов последовательно изменяется от одного состояния к другому и затем возвращается в исходное состояние, то она совершает круговой или замкнутый цикл. [c.8] Вернуться к основной статье