Жылу сыйымдылық

Жылу сыйымдылық деп, затты қыздырған кезде жылу сіңіру қабілетін айтамыз. Меншікті және мольдік жылу сыйымдылықтар болады.

Меншікті жылу сыйымдылық деп заттың бірлік массасын 1 K-ге қыздыру үшін қажет жылу мөлшерін айтамыз.

Мольдік жылу сыйымдылық 1 моль затты 1 K-ге қыздыру үшін қажет жылу мөлшерін айтамыз.

Заттардың жылусыйымдылығы температураға тәуелді, сондықтан жылусыйымдылықтың мәні нақтылы және орташа болып бөлінеді. Нақтылы жылу сыйымдылық деп дененің алған шексіз аз жылу мөлшерінің сәйкесінше оның температура туындысына қатынасын айтамыз:

С – молярлы жылу сыйымдылық, Дж/(моль К).

Орташа жылу сыйымдылық деп заттың 1 моль мөлшеріне енгізілген соңғы жылу мөлшерінің температура айрымына Т₂-T₁ қатынасын йатамыз:

Затты қыздыру немесе суыту жағдайына байланысты тұрақты көлемдегі С_v және тұрақты қысымдағы C_p жылу сыйымдылықтар болады.

Тұрақты көлемде денеге берілген жылу мөлшері ішкі энергия өзгерісіне тең

Q_v = ∆U. Нақтылы жылу сыйымдылық келесідей өрнектеледі:

Тұрақты қысымда денеге берілген жылу мөлшері энтльпия өзгерісіне тең Q_р = ∆Н.

Осыдан нақтылы жылу сыйымдылық келесідей өрнектеледі:

Заттың n моль мөлшерін T₁- ден Т₂-ге дейін қыздыруға жұмсалған жылу мөлшері келесідей теңдеумен анықталады:

Тұрақты қысымдағы және тұрақты көлемдегі жылу сыйымдылық жүйенің көлемін өзгерту үшін істелген жұмыс мәнімен айырықшаланады.

1 моль идеал газ үшін 1 К температураға қыздырғанда р = const болғанда A=R. Яғни,

R – универсал газ тұрақтысы. Сұйық және қатты денелерді қыздырғанда көлем аз өзгеретіндіктен С_р≈ С_v.

Жылу эффектісінің температурадан тәуелділігі (Кирхгоф заңдылығы)

Химиялық реакция жылу эффектісінің температураға тәуелділігі Кирхгоф теңдеуімен интегралды түрде өрнектеледі:

стандартты жағдайдағы реакция жылу эффектісі

жылу сыйымдылығының өзгерісі

∆С_р мәні өнімдер мен бастапқы заттардың стехиометриялық коэффициенттері ескерілген жылу сыйымдылықтар қосындыларының айырымына тең:

aA + bB = eE + dD химиялық реакциясы үшін

С_р(А), С_р(В), С_р(Е), С_р(D) – тұрақты қысымдағы реагенттердің мольдік жылусыйымдылықтары, e,d,a,b – стехиометриялық коэффициенттер.

Химиялық реакция жылу эффектісіне температураның әсері ∆С_р мәнінің таңбасымен анықталады.

1. ∆С_р › 0 кезінде реакция жылу эффектісі температура өскен сайын артады:

2. ∆С_р ‹ 0 кезінде реакция жылу эффектісі температура өскен сайын кемиді:

3. ∆С_р = 0 кезінде реакция жылу эффектісі температураға тәуелсіз

Термодинамиканың екінші заңы

Термодинамиканың екінші заңы химиялық процестердің жүру мүмкіндігін және бағытын сипаттайды.

Термодинамиканың екінші заңы процестердің қайтымды және қайтымсыз болуымен байланысты. Қайтымды процесс деп тура және кері бағытта, ал қайтымсыз деп бір ғана бағытта жүретін процестерді айтамыз.

Екінші заңның негізгі күй функциясы – энтропия (S). Энтропия – жүйенің біртекті күй функциясы. Энтропия өзгерісі процестің өту жолына тәуелсіз, тек алғашқы және соңғы күйіне байланысты.

Қайтымды және қайтымсыз процестер үшін термодинамиканың екінші заңы былай жазылады:

dS≥ (2.23)

Мұндағы теңдік белгісі қайтымды, ал теңсіздік белгісі қайтымсыз процестерді көрсетеді. Оқшауланған жүйеде δQ=0, сонда

dS≥0, ∆S≥0 (2.24)

Бірінші және екінші заңдардың теңдеулерін біріктіріп жазсақ:

TdS ≥ dU+pdV TdS ≥ dU+δA (2.25)

Бұл термодинамиканың бірінші және екінші заңының жалпы теңдеуі.

Жүйенің энтропиясы дене мен жүйе күйінің термодинамикалық ықтималдық функциясы. Л.Больцман ұсынған:

S=klnW

W-термодинамикалық ықтималдық

k-Больцман тұрақтысы

Жүйе энтропиясы оның ықтималдық күйінің логарифміне пропорционал.