ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие закономерности химических процессов Энергетика химических процессов Представления термодинамики в химии из "Введение в общую химию" Для обоснования теории химических процессов большое значение имеет химическая термодинамика. Она изучает энергетику различных физико-химических процессов (главным образом химических реакций) и равновесия в них. [c.78] В основе термодинамики лежат три обобщения, или принципа первый принцип термодинамики является законом сохранения энергии второй ее принцип характеризует направление всех естественных, самопроизвольно протекающих процессов менее общий третий принцип позволяет определить абсолютное значение одного из фундаментальных свойств вещества — его энтропии (см. 11.3). Эти принципы, или законы, являющиеся обобщением огромного опытного материала, могут быть выражены по-разному часто их формулируют в виде утверждения о невозможности осуществления Perpetuum mobile — вечного двигателя первого рода, в котором производимая машиной работа превышала бы количество подведенной теплоты вечного двигателя второго рода, в котором работа производилась бы за счет одного источника теплоты, и вечного двигателя третьего рода, в котором работа производилась бы за счет охлаждения источника энергии до абсолютного нуля температуры. [c.78] Изучаемую совокупность объектов, отделенную от всех других, принято называть системой. Границы между ней и внешней средой могут быть как физически действительными, так и условными их выбор часто диктуется соображениями удобства изучения. [c.78] Систему, состоящую из нескольких фаз, называют гетерогенной. В связи с этим фазу можно определить и как часть гетерогенной системы, ограниченную замкнутой поверхностью раздела и характеризующуюся, при отсутствии внешнего поля сил, одинаковыми физическими свойствами во всех своих точках. Условимся число фаз обозначать буквой Ф. [c.79] Компоненты (независимые компоненты) — вещества, наименьшее число которых необходимо и достаточно для образования всех возможных фаз данной системы, находящейся в равновесном состоянии. Будем обозначать число компонентов через К. [c.79] Обратим внимание на два обстоятельства. Во-первых, компоненты — это не те виды частиц, которые могут существовать отдельно и вне системы. Так, в водном растворе Hg l2 могут существовать по меньшей мере семь видов частиц —Н2О, Н С12, гидратированные ионы Hg +, Hg l , С1 , и ОН , — однако в этой системе лишь два компонента — вода и Hg l2. [c.79] Система характеризуется совокупностью так называемых термодинамических параметров к ним относятся давление р, объем V, температура Т, для растворов — концентрация веществ с , с ,. .., С , внутренняя энергия /, энтальпия Н, теплоемкость С (в частности, изохорная Су и изобарная Ср), энтропия 5, энергия Гиббса С и др. Те параметры (давление и температура), численное значение которых не зависит от массы системы, называются интенсивными свойствами параметры же, численное значение которых зависит от массы, т. е. пропорциональны ей, называются экстенсивными свойствами к последним относятся объем, теплоемкость, энтропия и энергия Гиббса. Естественно, что экстенсивные свойства, будучи отнесены к единице массы, становятся интенсивными (мольный объем, удельная теплоемкость и т. д.). [c.79] Значения X и АХ определяются природой вещества, условиями его существования, а АХ — и характером рассматриваемого процесса. Поэтому эти величины нужно унифицировать, относя их к стандартному состоянию. Под последним подразумевают состояние при температуре Т (чаще всего при 298,15 К) и давлении р = 101,3 кПа. [c.81] Для индивидуальных твердых и жидких веществ — это устойчи вое состояние, для газов — это состояние, близкое к идеально-газовому (идеальный газ). Для растворов X (АХ) зависит от их концентрации. Поэтому для веществ в растворе принимается = I моль/л (1 г-ион/л), причем предполагается, что раствор обладает свойствами, которые он имел бы при весьма небольших (точнее, бесконечно малых) концентрациях. Значения X (АХ) при указанных условиях называют стандартными свойствами (X f) и стандартными изменениями свойств (АХт). Чаще всего пользуются величинами X g и АХ.598. [c.81] Во все расчеты входят разности соответствующих величин В отличие от свойства X важнейшие характеристики процесса—теплота Q и работал—зависят от его физико-химической траектории . [c.81] Согласно закону сохранения энергии подводимая к системе теплота расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы, т. е. [c.82] Зависимость Н от Т и р выражается соответственно уравнениями (П.2) и (П.6). Первое из них, как уже отмечалось, можно рассматривать и как определение важной характеристики — изобарной теплоемкости Ср. Второе свидетельствует о незначительном изменении энтальпии с давлением. Действительно, для веществ в твердом и жидком состояниях уменьшаемое и вычитаемое правой части уравнения (II.6) примерно равны они в точности одинаковы для идеального газа и отличаются лишь для реальных газов (особенно при очень высоких давлениях). [c.82] Вернуться к основной статье