Вопрос 5 - Закон Гесса и следствия из него

Закон Гесса:

Тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном давлении или объёме в изотермических условиях, не зависит от пути протекания реакции (т.е. от числа и последовательности промежуточных стадий), а определяется только состоянием исходных и конечных веществ.

Следствия:

• Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (з-н Лапласа-Лавуазье)

Q_ПРЯМ=-Q_ОБРАТН ; Δ_rH _ПРЯМ=- Δ_rH _ОБРАТН

• Тепловой эффект реакции (изменение стандартной энтальпии) равен разности стандартных энтальпий образования продуктов реакции и реагентов с учётом стехиометрических коэффициентов

• (предыдущий пункт вытекает из этого) С термохимическими уравнениями можно оперировать так же как с алгебраическими. Тепловой эффект рассчитывают путём алгебраического комбинирования термохимических уравнений реакции с известными тепловыми эффектами в сумме дающих исследуемую реакцию

Вопрос 6 - Второй закон термодинамики. Энтропия как функция состояния.

2 закон Термодинамики:

Формулировка Клаузиуса (1850г.): Теплота не может переходить от холодного тела к тёплому сама собой даровым процессом.

Формулировка Томсона (1851г.): Невозможно превратить в работу теплоту какого-либо тела, не производя никаких действий, кроме охлаждения.

Невозможно создать вечный двигатель второго рода.

В 1865г. Клаузиус ввёл новую функцию состояния – энтропию(S).

Энтропия - внутреннее свойство любой системы, в равновесии оно зависит от внутренней энергии и внешних параметров.

S-функция состояния, экстенсивная функция

ΔS - приращение, равное теплоте, подведенной к системе в обратимом изотермическом процессе, деленной на Т процесса.

ΔS= (Дж/К)

ΔS= dS= обратимый процесс

ΔS> dS> необратимый процесс

Для изолированной системы энтропия является критерием направления процесса или равновесия:

ΔS= обратимый процесс, при достижении S_MAX устанавливается состояние т/д равновесия

ΔS> необратимый, процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении. S S_MAX

ΔS< самопроизвольно может протекать лишь обратный процесс. Прямой процесс термодинамически невозможен. S S_MIN

ΔS Q/T ; dS δQ/T – неравенство Клаузиуса

TdS dU+PdV – при отсутствии полезной работы

Вопрос 7 - энтропия как критерий направленности процессов в изолированных системах

В изолированной системе энтропия возрастает при самопроизвольном процессе.

Она остаётся неизменной при равновесном процессе.

1. dS>0; ΔS>0 (S стремится к S_max) процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении, т.е. процесс термодинамически возможен

2. dS=0; ΔS=0 (S=S_max) устанавливается состояние термодинамического равновесия

3. dS<0; ΔS<0 (S стремится к S_min) самопроизвольно протекает только обратный процесс, а прямой процесс термодинамически невозможен.

Реальные процессы протекают в неизолированных систенах и энтропия может быть S 0

Вопрос 8 - Статистический характер второго закона термодинамики

Суть энтропии удалось понять много позже, чем она была введена Клаузиусом.

В системе, состоящей из большого числа частиц, различают:

• Макросостояния –свойства системы в целом(P,V,T,n,C); можно определить экспериментально или теоретически.

• Микросостояния- (x;y;z;V),скорость и энергия частиц; определить сложно

Термодинамическая вероятность(W_т\д)- число микросостояний, по средствам которых реализуется данное макросостояние.

W_т\д>1

W_т\д характеризует хаотичность, беспорядок, наибольшее её значение отвечает наиболее равновесному распространению частиц – максимуму беспорядка, т.е. состоянию равновесия.

S=K*lnW_т\д ; K= =1,38*10^-23 Дж\К

Энтропия-мера неупорядоченности системы.

Sтв<Sж<Sг

В изолированной системе могут протекать только процессы, которые ведут к росту энтропии, т.е. к росту неупорядоченности системы.

В природе все процессы ведут в сторону разрушения.