1. Предмет химической термодинамики. Термодинамические системы, виды термодинамических систем, параметры состояния, параметры процесса

Физическая химия включает два больших раздела: химическую термодинамику и химическую кинетику.

Термодинамикой называется раздел физики, изучающий взаимные превращения теплоты и других видов энергии.

Химическая термодинамика является приложением термодинамики к химическим явлениям и изучает взаимные превращения между химической энергией, теплотой и другими видами энергии. Основной объект изучения химической термодинамики термодинамическая система.

Термодинамической системой называют совокупность тел, которая фактически или мысленно выделяется из окружающей среды.

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой термодинамические системы подразделяют на:

Изолированные – системы, лишенные возможности обмена с окружающей средой веществом и энергией, имеющие постоянный объем.

Близким по свойствам к изолированной системе является

закрытый термос с горячим чаем.

Закрытые – системы, лишенные возможности обмена с окружающей средой веществом, но имеющие возможность обмениваться с ней энергией и не обязательно сохраняющие постоянный объем. Пример: электрическая лампочка.

Открытые – системы, имеющие возможность обмена с окружающей средой веществом и энергией, а также способные изменять свой объем. Пример: живые организмы.

Состояние системы в термодинамике задается совокупностью измеримых физических величин, называемых параметрами состояния. Это, например, объем, давление, температура, концентрация…

Уравнения, связывающие параметры состояния системы называются уравнениями состояния.

Например, уравнением состояния для идеального газа является уравнение Клапейрона-Менделеева:

PV = nRT

P- давление, Па;

V – объем, м³;

n – количество вещества, моль;

R – универсальная газовая постоянная, 8, 314 Дж/моль К;

T – температура, градусы Кельвина.

Термодинамическим параметром процесса называется термодинамическая величина, служащая для характеристики процесса (внутренняя энергия, тепловой эффект реакции и т.д.).

Конечное изменение какого-либо термодинамического параметра процесса обозначается Δx = x₂ - x₁, где = x₂ – значение данного параметра в конце, а x₁ – в начале процесса.

2. Первый закон термодинамики. Функции состояния системы и их свойства.

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

• В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным. Это — формулировка Дж. П. Джоуля (1842 г.).

• Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил

• Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Это определение особенно важно для химической термодинамики (ввиду сложности рассматриваемых процессов). Иными словами, внутренняя энергия является функцией состояния. В циклическом процессе внутренняя энергия не изменяется.

ФУНКЦИИ СОСТОЯНИЯ - термодинамические параметры процесса, которые зависят только от состояния системы, их изменение в каком-либо процессе зависит только он начального и конечного состояния системы и не зависит от пути этого изменения.

Важнейшей функцией состояния системы является внутренняя энергия.