1. Система как объект термодинамики. Классификация систем по характеру взаимодействия с окружающей средой, количеству фаз. Термодинамические параметры. Понятие процесса в термодинамике. Виды процессов в зависимости от условий протекания.

Термодинамическая система —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

- однородные (например, газ в сосуде)

- неоднородные (вода и пар или смесь газов в сосуде).

- изолированные - системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом

- закрытые - обмениваются со средой только энергией, но не обмениваются веществом. - - открытая – если в системе происходят обменные процессы с окружающей средой.

По кол-ву фаз

- плавление и кристаллизация

- испарение и конденсация

- сублимация и десублимация

Термодинамические параметры - температура, плотность, давление, объем, удельное электрическое сопротивление и другие физические величины: - однозначно определяющие термодинамическое состояние системы; - не учитывающие молекулярное строение тел; и - описывающие их макроскопическое строение.

Если хотя бы один из параметров состояния меняется, то изменяется состояние системы, т. е. происходит термодинамический процесс

термодинамический процесс - если хотя бы один из параметров состояния меняется

Все процессы, происходящие в термодинамической системе, можно разделить на равновесные и неравновесные. Равновесными называют процессы, представляющие собой непрерывную последовательность равновесных состояний системы (равновесное состояние системы подробно рассматривается в гл. 5; оно характеризуется, в частности, тем, что все части системы имеют одинаковую температуру и одинаковое давление). Неравновесным называют процесс, при протекании которого система не находится в состоянии равновесия (т. е. при протекании процесса различные части системы имеют различные значения температуры, давления, плотности, концентрации и т. д.).

2. Внутренняя энергия – основная характеристика системы. 1й закон термодинамики.

Внутренняя энергия - сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом:

Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами. ΔU = Q – A.

3. Энтальпия – функция состояния системы. Тепловые эффекты химических реакций. Типы реакций по характеру тепловых эффектов. Связь теплоты и энтальпии химической реакции. Стандартные условия. Стандартные энтальпии образования химических соединений.

Энтальпия - термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц (это энергия, доступная для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении).

(потенциальная энергия поршня с грузом - pV)

Тепловой эффект химической реакции (изменение энтальпии во время реакции) —теплоты, отнесенное к изменению химической переменной количество и полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов. 1) Экзотермическая реакция – выделение теплоты. 2) Эндо – поглощение.

Стандартные условия: В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования. Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых стандартных состояниях. Стандартная энтальпия сгорания — ΔH_гор^о, тепловой эффект реакции сгорания одного моля вещества в кислороде до образования оксидов в высшей степени окисления. Теплота сгорания негорючих веществ принимается равной нулю. Стандартная энтальпия растворения — ΔH_раств^о, тепловой эффект процесса растворения 1 моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя.

4. Закон Гесса – основной закон термохимии. Следствия из закона и его практическое применение.

Закон Гесса - тепловой эффект (энтальпия) процесса зависит только от начального и конечного состояния и не зависит от пути перехода его из одного состояния в другое. Анализ закона Гесса позволяет сформулировать следующие следствия:

- Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования конечных и начальных участников реакций с учетом их стехиометрических коэффициентов.

- Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий сгорания начальных и конечных реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов.

- Энтальпия реакции равна разности сумм энергий связей E_св исходных и конечных реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов. В ходе химической реакции энергия затрачивается на разрушение связей в исходных веществах (ΣE_исх) и выделяется при образовании продуктов реакции (–ΣE_прод)