1.2 Расчет изменения изобарно-изотермического потенциала

Критерием принципиальной осуществимости процесса при постоянных давлении и температуре является изобарно-изотермический потенциал G (или его называют энергией Гиббса), равный

G=U+PV-TS (14)

или

G=H-TS, (15)

где U - внутренняя энергия, S - энтропия, Н - энтальпия.

Условием принципиальной осуществимости процесса, т.е. возможности протекания реакции в прямом направлении без затраты энергии, является неравенство

< 0. (16)

Неравенство

> 0 (17)

свидетельствует о невозможности протекания процесса. Признаком завершенности процесса и установления термодинамического равновесия в системе является условие

=0. (18)

Изобарно-изотермический потенциал рассчитывают по уравнению

, (19)

где - разность стандартных абсолютных энтропии продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов

. (20)

Для грубых расчетов принимают ∆С_р = 0. Тогда уравнение (19) примет вид:

. (21)

Для приближенных расчетов пренебрегают зависимостью теплоемкости веществ от температуры и рассматривают ∆С_р как величину постоянную.

, (22)

, (23)

, (24)

. (25)

В точном решении уравнения (19) учитывается зависимость теплоемкости веществ от температуры. Для точных расчетов пользуются уравнением, предложенным М.И. Темкиным и Л.А. Шварцманом:

, (26)

где коэффициенты, зависящие от температуры. Для различных температур их значения представлены в таблице 2 приложения. Функции температуры выражены уравнением

. (27)

1.3 Расчет константы равновесия

Рассмотрим обратимую реакцию

aА + bB  cC + dD (28)

Химическим равновесием называется такое состояние обратимой реакции, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

При химическом равновесии для реакции, протекающей в газовой фазе, отношение произведения равновесных парциальных давлений продуктов реакции в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, к аналогичному произведению равновесных парциальных давлений исходных веществ есть величина постоянная при постоянной температуре, называется константой равновесия.

(29)

где Р_А, Р_B, P_C, P_D - равновесные парциальные давления реагирующих веществ.