№1 ДӘРІС

ТАҚЫРЫБЫ: Химиялық термодинамика. Негізгі түсініктер мен заңдар.

МАҚСАТЫ:Химиялық термодинамиканың негізгі түсініктері мен заңдарымен танысу; өздігінен жүретін процестердің бағытын болжай білу.

ДӘРІС ЖОСПАРЫ:

1.Химиялық термодинамика. Негізгі түсініктер.

2. Термодинамиканың бірінші бастамасы. Ішкі энергия. Энтальпия.

3. Химиялық реакцияның жылу эффектісі. Гесс заңы және одан шығатын салдары. Кирхгофф заңы.

4. Термодинамиканың екінші бастамасы. Энтропия.

5. Изохоралық-изотермиялық және изобаралық-изотермиялық потенциял. Процестердің өздігінен жүрудің шарттары.

ДӘРІСТІҢ тезистері:

1.Химиялық термодинамика. Негізгі түсініктер.

Термодинамикалық әдіс – энергия мен жүйенің қасиеттері арасындағы дәл қатынасты көрсететін физикалық химияның негізгі әдістерінің бірі.

Химиялық термодинамика – химиялық энергияның энергияның басқа түрлеріне: электрлік, жылулық, механикалық, беттік және т.б. ауысуының негізгі заңдылықтарын зерттейтін ғылым.

Химиялық термодинамиканың міндеттері:

• берілген процесте өнімдердің максималды шығымы мүмкін болатындай жағдайларды анықтау;

• химиялық реакцияның өздігінен жүруінің шарттарын анықтау;

• реакция процесі кезінде жылу және энергияның басқа түрлері арасындағы қатынасты белгілеу;

• химиялық тепе-теңдік күйінде болатын жүйелердегі химиялық реакциялардың заңдылықтарын анықтай білу.

Термодинамикалық жүйе – бөлшектердің көптеген санынан тұратын табиғаттың кез-келген обектісі (10¹º - 10¹³ кем емес) және қоршаған ортадан шынайы немесе ойша шекаралармен бөлінген.

Термодинамикалық жүйелердің классификацияцы:

1. Қоршаған ортамен массасы мен энергиясымен байланысуына қарай

• оқшау;

• жабық;

• ашық.

2. Фазалар саны бойынша

• гомогенді

• гетерогенді.

Фаза – жүйенің бөлігі, жүйенің басқа бөліктерінен бөліну бет арқылы алшақтанған, бір-біріне ауысқанда қасиеттері кенеттен өзгеріп отырады.

Термодинамикалық параметрлер – термодинамикалық жүйенің күйін сипаттайтын физикалық шамалар: масса (m), зат мөлшері (n) , температура (T) , қысым (p) , көлем (V) , концентрация (C) , тығыздық (ρ) , молярлық электроөткізгіштік (λ) , ішкі энергия (U) ,энтальпия (H) , энтропия (S) және т.б.

Термодинамикалық параметрлердің классификациясы:

• негізгі;

• экстенивті;

• интенсивті;

• күй функциялары.

Термодинамикалық процесс – берілген жүйені сипаттайтын қандай-да бір параметрдің қайтымды немесе қайтымсыз өзгеруімен жүретін жүйенің бәр күйінен екінші күйге ауысуы:

• изотермиялық процесс ( T= const, ∆T=0)

• изобаралық процесс (p=const, ∆p=0)

• изохоралық процесс (V=const, ∆V=0)

Термодинамикалық процестердің классификациясы:

• өздігінен жүретін;

• өздігінен жүре алмайтын.

Тепе-теңдік – уақыт бірлігінде өзгеріске ұшырамайтын және қандай да бір сыртқы факторлармен байланыспайтын жүйе күйі.

2.Термодинамиканың бірінші батамасы. Ішкі энергия. Энтальпия

Ішкі энергия (U) – берілген жүйені құрйтын бөлшектердің қозғалыстары мен өзара әрекеттесулерінің барлық түрлерін қамтитын энергияның толық қоры:

• Жүйенің барлық бөлшектерінің: молекулалар, атомдар, иондар, электрондар, протондар және т.б. өозғалыс, айналу, тербеліс қимылдарының энергиясы;

• Бөлшектердің күштік өзара әрекеттесуінің энергиясы ( электромагниттік, гравитациялық және т.б.);

• Энергияның мүмкін болатын басқа түрлері.

∆U=U₂ – U₁

Термодинамиканың нөлінші бастамасы ( термодинамикалық тепе-теңдік заңы ):

Егер екі жүйенің әрқайсысы үшінші жүйемен тепе-теңдікте болса, онда осы жүйелер бір-бірімен жылулық тепе-теңдікте болады деп айтуға болады.

Термодинамиканың бірінші бастамасы ( энергияның сақталу және айналу заңы ):

Термодинамикалық жүйенің бір күйінен екінші күйіне өткенде энергия ешқайдан пайда болмайды және ешқайда жоғалып кетпейді, бір түрінен екінші түріне қатаң эквивалентті мөлшерде айналады.

Термодинамиканың бірінші бастамасының математикалық теңдеуі:

Q=∆U+A, мұндағы

Q - жүйеге берілетін жылу;

∆U – жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі;

А – термодинамикалық жүйенің сыртқы күшке қарсы атқаратын жұмысы.

Изобаралық процесс (p=const):

Qр= ∆Н

Энтальпия – тұрақты қысымдығы жүйенің энергиясы; энтальпия сандық жағынан ішкі энергия U мен потенциальдық энергияның pV қосындысына тең.

Изохоралық процесс (V=const):

Q_v=∆U