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

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.

Термодинамическая система - совокупность тел, которая фактически или мысленно выделяется из окружающей среды.

Виды:

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

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

Параметрами состояния - состояние системы в термодинамике задается совокупностью измеримых физических величин. Это объем, давление, температура, концентрация…

Уравнения, связывающие параметры состояния системы называются уравнениями состояния.

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.

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

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.

dU= δQ- δA+µdN+δ

количество теплоты δQ, элементарная работа δA, малое приращение dU

3. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Тепловые эффекты химических процессов и методы их вычисления. Стандартные энтальпии образования и сгорания веществ.

Закон Гесса - тепловой эффект химических реакций зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода системы из начального в конечное состояние.

Следствия из закона Гесса

1. Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ.

ΔH = ΣΔH _{обр.конечн.} – ΣΔH _{обр.нач.}

2. Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий сгорания исходных веществ и продуктов реакции.

ΔH = ΣΔH _{сгор.нач.} – ΣΔH _{сгор.конечн.}

3. Энтальпия реакции образования вещества равна энтальпии реакции разложения его до исходных веществ с обратным знаком.

ΔH _обр. = –ΔH _раз.

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.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

• Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Qv(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Qp(изобарный процесс).

• В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения

Стандартная энтальпия образования -- ΔH_f^O 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.