1. Основные понятия термодинамики: система, свойство, процесс, функция. Классификация термодинамических систем, свойств, функция и процесов. Понятие теплоты и работы в термодинамике.

Основной объект хим. термодинамики –это термодинамическая система. Термодинамич. система – любое тело или совокупность тел, способных обмениваться м/у собой и с др. телами энергией и в-вом. Системы подразделяют на открытые, закрытые и изолированные. Открытая-термодинамическая система обменивается с внешней средой и в-вом и энергией. Закрытая -система, в которой отсутствует обмен в-вом с окружающей средой, но она может обмениваться с ней энергией. Изолированная-система объем остается постоянным и лишена возможности обмениваться с окружающей средой и энергией и в-вом.

Система может быть гомогенной (однородной) или гетерогенной (неоднородной). Свойства системы подразделить на две группы: экстенсивные(зависящие от массы тела) и интенсивные(не зависящие). Термодинамический процесс –изменение хотябы одного параметра характеризующего термодинамич. систему. Все процессы делятся на самопроизвольные(идут без внешнего ввоздействия) и не самопроизвольные(при воздействии).

В термодинамике используются понятия равновесных и обратимых процессов. Равновесным –это процесс, проходящий через непрерывный ряд состояний равновесия. Обратимый термодинамический процесс – это процесс, который может быть проведен в обратном направлении без того, чтобы в системе и окружающей среде остались какие-либо изменения.

Работа-способ передачи энергии, характеризующийся направленным движением большого числа частиц в определенную сторону. Теплота-характеризует способ передачи энергии от одной системы к другой, путем упорядоченного движения частиц. Работа и теплота относятся к термодинамической функции. Терм.функц.-придуманная величина, характеризующая термодинамическую систему не поддающуюся прямому или косвенному измерению.

2. I-ый закон термодинамики. Взаимосвязь теплоты и работы в процессах протекающих при различных условиях.

I начало термодинамики его формулировки:

в любой изолированной системе запас энергии остается постоянным;

разные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных количествах;

вечный двигатель первого рода невозможен; такой двигатель который производил бы работу, не затрачивая на это энергии.

внутренняя энергия является функцией состояния, т.е. её изменение не зависит от пути процесса, а зависит только от начального и конечного состояния системы.

аналитическое выражение: Q = DU +W ; для бесконечно малого изменения величин dQ = dU + dW.

1-ое начало термодинамики устанавливает соотнош. м/у теплотой Q, работой А и изменением внутр. энергии системы ΔU. Изменение внутр. энергии системы равно кол-ву сообщенной системе теплоты минус кол-во работы, совершенной системой против внешних сил.

- математическая запись 1-го начала термодинамики.

Изохорный процесс (V = const; ΔV = 0).

Поскольку работа расширения равна произведению давления и изменения объема, для изохорного процесса получаем:

; ; ;Следовательно при const=V вся теплота подведенная к системе расходуется на увеличение внутренней энергии или все изменение внутренней энергии обращается в теплоту.

Изобарный процесс (Р = const).

;

Подставляя полученные выражения в ; ; ; (I.7)

В уравнении (I.7) сгруппируем переменные с одинаковыми индексами. Получаем:

(I.8)

Введем новую функцию состояния системы – энтальпию H, тождественно равную сумме внутренней энергии и произведения давления на объем:

Тогда выражение (I.8) преобразуется к следующему виду: (I.9)

Т.о., тепловой эффект изобарного процесса равен изменению энтальпии системы.

Изотермический процес( T=const)

U=f(T) cледовательно dU=0, SQ=dU+pdV следует dQt=pdv=dWmax. Таким образом для изотермического процесса теплота подведенная к системе расходуется на совершение работы системой.

Адиабатический процес (Q=0) Процесс без теплообмена SQ=dU+pdV cлед 0=dU+pdV; -dU=pdV=SWmax. Работа преобретает св-ва функции состояния в адиабатических условиях совершает работу за счет убыли внутр энергии.

3 .Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и следствия из него. Теплоты сгорания, образования и растворения веществ. Применение закона Гесса для расчета тепловых эфектов химических реакций.

Закон Гесса: тепловой эффект реакции не зависит от пути процесса (промежуточных стадий), а определяется только начальным и конечным состояниями системы, т.е. состоянием исходных веществ и продуктов реакции.

Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты, выделившейся либо поглотившейся в ходе реакции. Тепловой эффект относят, как правило, к числу молей прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент перед которым максимален.

Например, реакцию окисления водорода в хим. термодинамике записывают в виде:

Н2 + 1/2 О2 ––> Н2О

и тепловой эффект рассчитывают на 1 моль водорода.

Теплота образования вещества – тепловой эффект реакции образования 1 моля сложного вещества из простых. Теплоты образования простых в-в принимаются равными нулю.

Теплота сгорания вещества – тепловой эффект реакции окисления 1 моля в-ва в избытке кислорода до высших устойчивых оксидов.

Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет рассчитывать тепловые эффекты хим. процессов. Тепловой эффект хим. реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и исходных в-в, умноженных на стехиометрические коэффициенты.

Следствия закона Гесса:

(I.20)

Тепловой эффект хим. реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных в-в и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты.

(I.21)