ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Библиографический список из "Химическая термодинамика материалов" Другой вид работы - против гравитационного поля. Если масса т перемещается на высоту й, то соответствующая работа составляет mgh, где г - гравитационное ускорение. Мы рассмотрим также кинетическую энергию Е = mv /2, где V - скорость системы) и электрическую Е =. Эти формулы общеизвестны. [c.17] Символ 8 в уравнении (1.1) указывает на то, что бесконечно малые приращения 6q и Sw не являются полными дифференциалами их изменение в каких-либо процессах зависит не тотко от начального и конечного состояний системы, но и от пути, по которому идет процесс. [c.17] Пусть системе присуще свойство А , в состоянии 1 это свойство будет иметь значение А,, л в состоянии 2 - значение Л,. Каким бы ни был путь перехода из состояния 1 в состояние 2, изменение свойства А всегда будет ОА =А, -A . В этом случае А называют функцией состояния, ее дифференциал 14 является полным дифференциалом. Энергия системы является одним из ее свойств, а работа и теплота не являются. Работа и теплота не могут рассматриваться в качестве неотъемлемых свойств системы. Поэтому их нельзя связывать с состоянием системы они определяются только в процессе изменения системы. Следовательно,начальное и конечное состояния системы не определяют их однозначно теплота и работа, полученные системой при переходе из состояния 1 в состояние 2 зависят лишь от пути перехода. [c.17] Сложность в выражении функции состояния системы через ее переменные зависит также и от желательной точности измерений. Например, для описания энергии системы - признанной функции состояния с точностью до килоджоулей потребуется небольшое количество переменных, если же мы перейдем к точности до джоулей, то описание этой функции окажется не легче, чем описание прочности. [c.19] Если в системе происходит фазовое превращение, то теплота может поглощаться или вьщеляться без изменения температуры. Самым простым примером является система, состоящая из вещества, находящегося при температуре его плавления. При постоянном давлении поглощение теплоты вызьшает переход соответствующей порции вещества из твердого состояния в жидкое. Теплота, необходимая для такого превращения, есть теплота плавления ДЯу. Часто ее относят к одному молю вещества. [c.20] На рис. 1.2 показано, как при постоянном давлении энтальпия кадмия зависит от температуры. Форма кривой типична для большинства металлов величины скачков обычно возрастают с увеличением температуры превращения. [c.21] Тогда теплота, вьщеленная 1 кг меди, составит 1000/63,54-46941 = 738769 Дж. [c.21] Если 1 кг меди закалить в 2 дм воды (2000 г), находящейся при комнатной температуре (298 К), то температура воды поднимется примерно на 40°С, так как удельная теплоемкость воды близка к 4 Дж/ (К г) . [c.21] В расчетах мы всегда имеем дело только с изменениями энтальпии реагирующих веществ, поэтому очень удобно, особенно для составления таблиц термодинамических величин, выбирать некоторые стандартные состояния (состояния сравнения). [c.21] Следует подчеркнуть, что можно выбирать в качестве стандартного и состояние вещества, не отвечающее его наиболее стабильной структуре. Например, бывают случаи, когда в качестве стандартного для воды при 298 К удобнее выбрать газ вместо жидкости, а для железа при 298 К-аустенит (с г.ц.к. структурой) вместо феррита (с о.ц.к. структурой). Стандартное состояние может быть также гипотетическим (виртуальным), физически невозможным, но для него можно рассчитать все интересующие исследователя свойства (см. 7.3). Какой бы не была выбрана структура для стандартного состояния, ему всегда соответствует фиксированное давление (обычно 1 атм). Подводя итог, отметим, что стандартным, если не оговорено особо, принято считать такое состояние вещества, при котором оно находится в наиболее устойчивой для него форме и при давлении в 1 атм. [c.22] Как рассчитать зависимость энтальпии от давления мы узнаем в разд. 2, где установлено, что (дН/дР) = К(1 - аТ). Значение интеграла здесь составляет величину 80 Дж и,следовательно,в результате получим 19230 Дж. [c.22] Если величина АН О, то теплота поглощается системой и говорят, что реакция эндотермическая, если АН О, то система вьаделяет теплоту и говорят, что реакция экзотермическая. [c.23] Изменение энтальпии АН (или АН°) представляет собой теплоту, которая выделяется при полном превращении молей реагентов А( (г = 1.Хг) в молей продуктов А ( = к + 1. г) в соответствии с уравнениями (1.25) или (1.26). На практике в системе, содержащей п молей разных веществ А,- часто оказывается, что реакция не протекает полностыо. В любом случае, протекает ли реакция до конца или нет, теплота ее рассчитывается следующим образом. [c.23] Эта реакция протекает до конца слева направо. Следователыю, = 1,5, и в конечном состоянии система будет содержать, моль 0,5 Са и 2,5 СаС,. Реакция экзотермическая (ДЯ° 0), и теплота, выделенная системой, составит ДЯО или 1,5 X X 62700 =94,05 кДж. [c.24] 5 мы рассмотрим, как точно рассчитать направление и степень полноты реакций. Однако необходимо отметить, что если все являются взаимно нерастворимыми индивидуальными веществами (твердыми или жидкими), то реакция завершается полностью, т.е. ока протекает до тех пор, пока не иссякнет один из реагентов. Примером является образование карбида кальция из кальция и углерода. [c.24] Очевидно, что стандартная теплота образования элемента в его стандартном состоянии равна нулю. [c.25] Напомним, обратимое равновесие характеризуется тем, что бесконечно малое изменение внешних условий может вызвать изменение направления процесса на противоположное. [c.26] На рис. 1.4, а показаны для примера механические весы без трения в состоянии обратимого равновесия если на одну из чашек весов добавить бесконечно малую массу или снять ее, то это вызовет отклонение чашки в одну или другую сторону. Аналогичные весы, но только в состоянии необратимого равновесия показаны на рис. 1.4, б, где подставка не дает возможности левой чашке опуститься вниз. Любое уменьшение массы на правой чашке не приведет к разбалансу, а вот увеличение вызовет отклонение от положения равновесия. [c.26] Очевидно, что эта величина положительна. [c.27] Тот факт, что обратимый процесс можно рассматривать в качестве предела, к которому асимптотически может приближаться необратимый процесс, можно связать с тем, что в изолированной системе обратимые процессы соответствуют постоянству, а необратимые - увеличению энтропии. Фундаментальное значение имеет то, что энтропия является мерой необратимости превращения или разупорядоченно-сти системы, претерпевающей это необратимое превращение. [c.27] Вернуться к основной статье