3* 4. Энтальпия ұғымын түсіндіріп, энтальпия түрлерін көрсетіңіз

Ішкі энергия- берілген жүйенің толық энергисы,яғни энергия мөлшеріни заттың бір моліне жатқызады және олДж,кДж немесе кал,ккал бойынша анықталады.Снымен жүйенің толық энергиясы үш санның қосындысына тең:

Жүйенің ішікі энергиясы өз кезегінде бірнеше құрамдарды біріктіреді.Ішкі энергия – бұл осы жүйеге кіретін барлық бөлшектердің өзара әрекетесуі және қозғалысы.Ішкі энергия молекулааралық энергия жүйесін құрайтын бөлшектердің алға жүрүші,айналмалы және тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергиясының қосындысы. Ішкі энергия ядроның ядромен, электронның электронмен,ядроның электронмен әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы,ядролық энергия,ядроның тебілуіне сай энергия.Сонымен бөлшектердің өзара тартылысу және тебілісу энергиясы,ішкі молекулярлық немесе атомдар арасындағы әрекеттесу энергиясы,сонымен қатар, ішкі ядролық процестер энергиясының барлықтары ішкі энергияға жатады.Жүйенің энергиясыз күйге әкелуге мүмкіншілік болмағандықтан,заттардың ішкі энергиясының абсолюттік мәні белгісіз. Ішкі энергия жүйе күйінің функциясы болып табылады,яғни оның өзгерісі жүйенің бастапқы және соңғы күйімен анықталады және процестің жүру жолына тәуелді емес. Ішкі энергияның,жұлудың, жұмыстың өзара байланыстылығы термодинамиканың бірінші заңымен-энергияның сақталу және өзгеру заңымен анықталады:Клаузиус тұжырымы әлем энергиясы тұрақты, Энергия өзінен өзі пайда болмайды және жоғалмайды,ол тек бір түрден екінші бір түрге ауысады.термодинамиканың бірінші заңы былай аталады:кез келген процесте жүйенің сіңірген жылуы жүйенің іішкі энергиясының өзгеруіне және белгілі жұмыс жасауға жұмсалады.Термодинамикада реакцияның жылу эффектінің бұрынғы мектепте берілген таңбаға қарама-қарсы етіп алынады.Оның себебі термодинамикада жылу эффектілерінің бәрі бір жүйе тұрғысынан қаралады.Реакция нәтижесінде жылу жүеден сыртқа шығып жатқанда,жүйенің жылуы кері кемиді,сол себептен теріс таңбалы етіп алынады.Ал,керісінше жылу сырттан жүйеге сіңіріліп жатса,оның энергиясы артатындықтан жылу эффектісінің таңбасы оң етіп алынады. Болғандықтан,энтальпияны жүйенің ұлғаю энергиясы немесе P,T=const жағдайдағы ішкі және сыртқы энергияларының қомындысы деп қарастыруға болады.Әдетте энтальпияның өзгеруін заттың моліне қатынасты қарастырады және Дж/моль немесе кал/мольөлшем бірліктерімен белгілейді, 1кал=4,187Дж.+Энтальпины Н(аш) әріпімен белгілеп, оның мәнін жазсақ: H=U+PV ∆H=∆U+P∆V

Жүйенің белгілі бір күйін сипаттайтын шамалар P,V,V тәрізді энтальпия да жүйенің күй функциясы: болады, себебі ол осы шамалармен анықталып тұр

3* 5. Термодинамиканың екінші бастамасы туралы түсінікті мысалдар арқылы қолданыңыз

Энергияның бір түрінен екінші түріне ауысуымен байланысты барлық процестер термодинамиканың бірінші заңына бағынады.Өздігінен жүретін процестер сырттан ештеңе де әсер етпей ақ жүреді және олар жүйенің потенциял энергиясы азаятын бағытта жүреді.мысалға алсақ шардың өрден төмен қарай домалауы өздігінен жүреді,себебі сол бағытта потенциал энергия азаяды.Көптеген химиялық процестер жүйенің ішкі энергиясы азаятын бағытта өздігінен,яғни экзотермиялық реакциялар бағытында жүреді.Алайда қалыпты жағдайда көптеген тұздардың еру процесі өздігінен жылу сіңіре жүреді,яғни температураның жоғарылауына байланысты эндотермиялық реакциялар бағытында жүреді.Сонымен қатар жүйенің ішкі энергиясы өзгермей өздігінен жүретін процестер де бар.мысалы ішінде газы жоқ ыдысты ішінде газы бар ыдыспен жалғастырсақ,газ өздігінен бірінші ыдысқа ауыса бастайды.Ал егерде екеуінде де газ бар екі ыдысты жалғастырсақ,онда газдар араласып,диффузия құбылысы жүреді.

Өздігінен жүретін процестерге тағы бір мысал ретінде судың сайға ағуы, жылы бөлмедегі жылулықтың салқын бөлмеге ауысуы, қыздырылған дене жылуының салқын денеге өтуі, металдағы таттың пайда болуы т.б. Ал өздігінен жүрмейтін химиялық реакциялар үшін тұрақты энергетикалық қолдау керек. Мысалы: фотосинтез реакциясы күн сәулесінің энергиясынсыз жүрмейді. (электролиз кезінде тоқ берілмесе).

Процестердің өздігінен жүру мүмкіндігі

1 жағдай: ΔН < 0, ΔS> 0 болса, кез келген температурада жүреді

2 жағдай ΔН < 0, ΔS< 0 болса, төменгі температурада жүреді

3 жағдай ΔН > 0, ΔS> 0 болса, жоғары температурада жүреді

4жағдай ΔН > 0, ΔS< 0 ешқандай температурада өздігінен жүрмейді

Осы 2 (энтальпия, энтропия) себептің айырмасы процестің өздігінен өту мүмкіндігін анықтайды

ΔG=ΔH - TΔS

Егер ΔG<O (теріс мәнді) болса, онда реакция өздігінен өтеді, егер ΔG>O (оң мәнді) болса, онда реакция жүрмейді, ΔG=O жағдайда химиялық тепе-теңдік орнайды.

Өз бетінше сыртқы әсерсіз жүретін процесстерге мынадай мысалдар келтірсек те болады:қолдан лақтырылған тас жерге қарай өздігінен қозғалады. Тас құлағанда потенциалдық энергиясын жоғалтады.Осы процесте тастың потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады. Ретсіздік дәрежесі энтропия деп аталатын,физикалық ұғыммен өрнектеледі және ∆S таңбасымен белгіленеді. Энтропия түсінігін алғаш енгізген Клаузиус. Оның физикалық мәнін қарастыру үшін изотермиялық процесс кезіндегі жылу мөлшерінің Q жылу беруші дененің температурасына Т қатынасын қарастырады. Q/T қатынасына келтірілген жылу мөлшері деп атайды. Энтропия –бөлшектің қозғалысын сипаттайтын заттың қасиеті-ол берілген жүйенің ықтималдық сипаты болуы мүмкін. Химиялық реакцияның жүруі бір ғана ішкі энергияның азаюына сай бола бермейді,басқа да бір белгісіз фактордың әсеріне тәуелді факторды да энтропия деп атауға болады Термодинамиканың 2 заңының бірнеше түсініктемелері бар. Олардың біреуі аса қарапайым: жылу өздігінен суық денеден ыстыққа беріле алмайды.

Термодинамиканың бірінші заңы энергиямен байланысты,екінші заңы энтропиямен байланысты.Термодинамиканың екінші заңы:жылу мөлшері Q жүйеге T температурада қайттымды процес арқылы сіңірілсе,жүйенің энтропиясы S мына шамаға тең болады: ∆S=∆Q/T.

Энтропияның өлшемі ретінде шартты энтропиялық бірлік пайдаланылады