Лекция №1 Химическая термодинамика.

План:

• Основные понятия химической термодинамики

• термодинамическая система, фаза

• классификация систем

• термодинамические параметры

• функции состояния системы- внутренняя энергия,

энтальпия, энтропия, энергия Гиббса, химический потенциал

• первый закон термодинамики

• теплота (энтальпия) образования

• теплота (энтальпия) сгорания

• стандартные _∆Н⁰ обр. и _∆Н⁰ сгор.

• закон Гесса

• первое следствие из закона Гесса

• второе следствие из закона Гесса

• коэффициенты калорийности белков, жиров, углеводов

Термодинамика - это наука, изучающая взаимные превращения различных видов энергии, связанные с переходом энергии в форме теплоты и работы. Основные понятия и термины:

Термодинамическая система (ТД система) - это любой объект природы, состоящий из достаточно большого числа структурных единиц, в частности молекул, отделенных от других объектов природы реальном или воображаемой границей раздела. Часть объектов природы, не входящих в систему, называются средой. Важными характеристиками системы являются масса вещества (т) и энергия (Е). В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой, ТД системы делятся на следующие виды:

1. Изолированные системы - системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни массой, ни энергией. (Δm=0, ΔE=0). Пример: термос.

2. Закрытые системы - обмениваются с окружающей средой только энергией. Для них Δm=0, ΔE≠0. Пример: запаянная ампула с лекарством.

3. Открытые системы- обмениваются с окружающей средой и m, и Е. Для них Δm≠0, ΔE≠0. Пример: живой организм.

Фаза - это часть системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами, отделенная от других частей границей раздела, при переходе через которую свойства резко меняются. В зависимости от фазового состояния различают:

1. Гомогенные системы. Это системы, в которых все компоненты находятся в одной фазе, и в них отсутствуют границы раздела. Пример: раствор глюкозы.

2. Гетерогенные системы. Они состоят из нескольких фаз, отделенных границей раздела. Пример: эритроциты - плазма крови.

Состояние и свойства системы определяются термодинамическими параметрами, к которым относятся температура (t), давление (р), объем (V). концентрация (с). Для газообразных систем эти параметры связаны между собой уравнением Менделеева – Клапейрона.

pV = n(х)RТ, n(x) =m(x)/M(x) [моль ] R= 8,3 14 Дж/моль К

=>pV=m(x)/M(x)RT

ТД параметры называются стандартными, если они определяются при стандартных условиях: Т=25⁰С =298 К, р= 101,3 кПа= 1 атм.

В термодинамике для определения изменения энергии системы пользуются различными энергетическими характеристиками, которые называются термодинамическими функциями состояние системы. К ТД функциям относятся:

1 Внутренняя энергия (Е).

2 Энтальпия (Н).

3 Энтропия (S).

4. Энергия Гиббса (свободная энергия) (G).

5 Химический потенциал (μ).

Пусть Х - термодинамическая функция. X1 - значение ТД функции в начальном состоянии. X2- значение ТД функции в конечном состоянии. Тогда ΔХ=Х2-Х1 - изменение (приращение) ТД функции. Приращение, взятое с обратным знаком - убыль. ΔХ⁰- изменение ТД функции при стандартных параметрах.