Глава 2. Химическая термодинамика

1.Определение химическое термодинамики, термодинамическая система. Классификация систем. Понятие фазы.

Хими́ческая термодина́мика — раздел физической химии, изучающий процессы взаимодействия веществ методами термодинамики. Термодинамическая система — это некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Также обычно полагается, что такая система подчиняется статистическим закономерностям. Для термодинамических систем справедливы законы термодинамики. Классификация - Термодинамические системы подразделяются на однородные по составу (например, газ в сосуде) и неоднородные (вода и пар или смесь газов в сосуде). Выделяют также изолированные системы, то есть системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом, и закрытые системы, которые обмениваются со средой только энергией, но не обмениваются веществом. Если же в системе происходят обменные процессы с окружающей средой, то её называют открытой.

2. Состояние системы. Параметры состояния, термодинамический процесс, функция состояния.

ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ (от греч. parametron - отмеривающий, соразмеряющий) (термодинамич. параметры, термодинамич. переменные), физ. величины, характеризующие состояние термодинамич. системы в условияхтермодинамического равновесия. Различают экстенсивные параметры состояния (обобщенные координаты, или факторы емкости), пропорциональные массе системы, и интенсивные параметры состояния (обобщенные силы, факторы интенсивности), не зависящие от массы системы. Экстенсивные параметры состояния-т-ра T, давление p, концентрации компонентов, их хим. потенциалы m₁, m₂...., m_k, напряженности электрич. Гельмгольца, энергия Гиббса, намагниченность и др.Интенсивные параметры состояния- т-ра T, давление р, концентрации компонентов, их хим. потенциалы m₁, m₂, ..., m_k, напряженности электрич. и магнитного полей и т. п. Значение экстенсивного параметра состояния для системы равно сумме его значений по всем элементам системы (подсистемам), т.е. экстенсивные параметры состояния обладают св-вом аддитивности. Отнесение экстенсивного параметра состояния к единице массы или 1 молю в-ва придает ему св-во интенсивного параметра состояния, наз. уд. или молярной величиной соответственно. Интенсивные параметры состояния могут иметь одно и то же значение во всей системе или изменяться от точки к точке, эти величины не аддитивны, значение интенсивного параметра состояния не стремится к нулю при уменьшении размеров системы. Между параметрами состояния системы существуют функцион. связи, поэтому не все параметры состояния являются взаимно независимыми. Выбор независимых параметров состояния, определяющих состояние системы и значения всех остальных параметров состояния, неоднозначен. В физ. химии в качестве независимых параметров состояния при отсутствии хим. р-ций в системе чаще всего выбирают интенсивные параметры состояния-концентрации компонентов (числа молей n₁, n₂, ... , n_k, отнесенные к единице объема), т-ру T и давление p (или T и уд. объем V). Связь между T, р, V, n₁, п₂, ... , n_k устанавливается посредством уравнения состояния, к-рое позволяет переходить от одного набора параметров состояния к другому. Так, Клапейрона - Менделеева уравнение, связывающее T, r и V, описывает состояние идеального газа. Исключительно важную роль в термодинамике р-ров играют параметры состояния- парциальные молярные величины. Для многофазных многокомпонентных систем, включая системы с хим. р-циями, число независимых параметров состояния можно установить с помощью фаз правила Гиббса. Иногда термин "параметры состояния" используют в смысле "функции состояния" или "естеств. независимой переменной" (см. Термодинамические потенциалы). Существуют более общие макроскопические параметры состояния, к-рые характеризуют систему, не обязательно находящуюся в состоянии равновесия.

3.Внутренняя энергия системы, теплота, работа, термодинамическая система знаков.

Внутренняя энергия системы - это энергия системы, которая однозначно определяется ее термодинамическим состоянием. Внутренняя энергия системы включает в себя энергию хаотического движения всех микрочастиц системы и потенциальную энергию их взаимодействия.

Теплота – количественная мера хаотического движения частиц системы.

Работа – Количественная мера направленного движения частиц системы.

Система знаков: Q>0 и W>0 если система получает энергию от окр., среды и производит работу над окружением.

4. Первый закон термодинамики. Изолированная и закрытая система.

Первый закон ТД - В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным.

Изолированная система - внутренняя энергия изолированной системы постоянна.

Закрытая система – изменение внутренней энергии закрытой системы равно кол – ву переданной системе теплоты и совершонной над системой работы.

5. Понятие энтальпии. Тепловой эффект химической реакции, термохимическое уравнение. Экзо и эндотермические реакции.

Энтальпи́я - также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.

Тепловой эффект химической реакции  или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Экзотермическое уравнение – теплота выделяется в ходе реакции.

Эндотермическое уравнение – теплота поглащается в ходе реакции.