Начала химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Термохимия

Теория производит тем большее впечатление,

чем проще ее предпосылки, чем разнообразнее предметы,

которые она связывает, и чем шире область ее применения.

Отсюда глубокое впечатление, которое произвела на меня

классическая термодинамика. Это единственная физическая

теория общего содержания, относительно которой я убежден,

что в рамках применимости ее основных понятий она никогда

не будет отвергнута…

А.Эйнштейн

Термодинамика

Термодинамика – научная дисциплина, изучающая:

- переходы энергии из одной формы в другую, от одной системы к другой;

- энергетические эффекты, сопровождающие химические и физические процессы;

- принципиальную возможность самого процесса и направление самопроизвольного их протекания.

Все химические и физические явления в термодинамике исследуются главным образом с помощью следующих основных законов:

I -ое начало термодинамики XIX век

II-ое начало термодинамики

III-ье начало термодинамики, XX век

Теоретический анализ химических процессов.

Совокупность закономерностей, выведенных математическим путем на основе логического развития указанных законов термодинамики, является содержанием классической термодинамики.

Принцип построения дедуктивный – т.е. законы термодинамики - это опытные обобщения и из них выводятся следствия для различных частных случаев.

Термодинамика – наука о макросистемах. Отдельные частицы (молекулы, атомы, электроны и т.д.) или небольшое их число не является предметом ее изучения.

Термодинамика позволяет a priori определить невозможность того или иного процесса и, тем самым, избежать постановки опытов, обреченных на неудачу.

Различают:

1. Общую термодинамику – теоретические основы, ее законы и их применение преимущественно к физическим явлениям.

2. Техническую термодинамику – основные законы, рассматриваемые в приложении к процессам взаимного превращения теплоты и работы. Главная цель – разработка теории тепловых двигателей.

3. Химическую термодинамику – применение законов к химическим и физико–химическим явлениям:

   • тепловые балансы процессов, реакций;

   • фазовые равновесия для индивидуальных веществ и смесей;

   • химическое равновесие.

Задачи химической термодинамики:

1. определение условий, при которых данный процесс становится возможным без совершения работы извне;

2. нахождение пределов устойчивости изучаемого вещества в тех или иных условиях;

3. оптимизация продуктов реакции с целью подавления побочных реакций;

4. выбор оптимального режима процесса, (t, p, и т.д.)

Примеры:

Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4CO₂