1) Основные термодинамические функции δg, δh, δs
— в термодинамике некая функция, зависящая от нескольких независимых параметров, которые однозначно определяют состояние термодинамической системы. Значение термодинамической функции состояния зависит только от состояния термодинамической системы и не зависит от того, как система пришла в это состояние. Частным случаем функций состояний являются термодинамические потенциалы.
Энергия Гиббса G – функция состояния термодинамической системы, равная разности между энтальпией и произведением температуры на энтропию:
G = H - TS = U - TS + PV = A + PV
Убыль
энергии Гиббса в равновесном процессе,
протекающем при P,T = const, равна
максимальной полезной работе, произведенной
системой. Величина
G
является критерием
направленности самопроизвольного
процесса
в закрытой системе при P,T = const: при
G < 0
процесс идет в прямом направлении, при
G > 0
- в обратном, при
G = 0
реализуется состояние равновесия.
Энтальпия H [энергия. моль-1 (Дж. моль-1, кал. моль-1)] – функция состояния термодинамической системы, равная сумме внутренней энергии и произведения объема на давление: H = U + PV.
Энтропия
S
[энергия.
моль-1
К-1
(Дж.
моль-1К-1,
кал.
моль-1К-1 = э.е.)]
– функция состояния термодинамической
системы, определяемая тем, что ее
дифференциал (dS)
при элементарном равновесном (обратимом)
процессе равен отношению бесконечно
малого количества теплоты (
Q),
сообщенной системе, к температуре (T):
dS =
Q/T.
2) Закон Гесса, следствия
— основной закон термохимии, который формулируется следующим образом:
Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.
Согласно закону Гесса, тепловые эффекты всех этих реакций связаны следующим соотношением:
Следствия из закона Гесса
Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье-Лапласа).
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то её (их) тепловой эффект равен нулю.
3) Направленность химических процессов
Движущие силы химической реакции обусловлены ее стремлением к уменьшению запаса энергии, т.е. к уменьшению энтальпии при p = const и ее стремлением к увеличению энтропии.
В ходе химической реакции участвующие частицы перегруппировываются таким образом, чтобы уменьшалась энергия системы; это проявляется в их сближении и взаимодействии. Вместе с тем реагирующие частицы обладают отчетливой тенденцией к беспорядочному расположению. Эти два фактора обусловливают химическую обратимость реакций; преобладающее направление реакции определяется значением и знаком величин ΔH и ΔS.
Критерием самопроизвольного протекания химических реакций является отрицательное значение энергии Гиббса: ΔG < 0