Тема 3:Химическая термодинамика и её применение к биосистемам

Дайте краткий ответ на теоретические вопросы:

1.Теплота и работа. Теплоты химических реакций при постоянной температуре или P и V.

Ответы:

Теплота - является мерой энергии переданной от одного тела к другому, за счет разницы температур этих тел. Работа - является мерой энергии, переданной от одного тела к другому за счет перемещения масс под действием каких-либо сил.

Классификация термодинамических процессов

по постоянству параметров

- Изохорный процесс – постоянный объем;

- Изобарный процесс – постоянное давление;

- Изотермический процесс – постоянная температура;

- Изобарно-изотермический процесс – процесс , протекающий в организме человека, характеризующийся постоянством давления и температуры.

2.Энтропия как мера неупорядоченности системы (уравнение Больцмана)

Ответы:

Энтропия - это параметр характеризующий хаотичность движения частиц, является мерой молекулярного, атомного и ионного беспорядка.

С точки зрения статистической термодинамики, энтропию можно рассматривать как меру беспорядка или наиболее вероятного состояния системы:

где W – вероятность существования вещества;

К – постоянная Больцмана:

,

где R – газовая постоянная;

N_A – число Авогадро, N_A= 6,02 • 10²³ частиц

Энтропия также, как и энтальпия, является функцией состояния, то есть определяется начальным и конечным состоянием.

Решите задачи:

Задача 1

Определите как изменится энтропия в следующей реакции: , полученный ответ подтвердите расчетами, если:

Решение:

ΔS<0, так как в реакции число молей веществ а газообразном состоянии уменьшается, значит энтропия тоже уменьшается(S₁>S₂).

По первому следствию из закона Гесса:

Задача №2

Мужчина выпил на вечеринке в пересчете на абсолютный спирт 46 г этанола С₂Н₅ОН. Считать, что этанол полностью окисляется в организме по уравнению:

С₂Н₅ОН_(ж) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж)

Н⁰_обр (С₂Н₅ОН) = 1278 кДж/моль;

Н⁰_обр (Н₂О) = 286 кДж/моль;

Н⁰_обр (СО₂) = 394 кДж/моль.

Вопросы:

1.На основании какого закона проводятся термохимические расчеты?

Термохимические расчеты проводят на основании закона Гесса.

2.По какому уравнению можно рассчитать стандартную энтальпию окисления глюкозы?

Стандартная   энтальпия   окисления  этанола может быть  рассчитана  по уравнению:

DН⁰_окисл. (С₂Н₅ОН) = 2DН⁰_обр (СО₂) + 3DН⁰_обр (Н₂О) ‑ DН⁰_обр(С₂Н₅ОН) =

2×(‑ 394) + 3×(‑ 286) – (‑ 278) = ‑ 788 – 858 + 278 = ‑ 1368кДж.

3.Каким является процесс окисления спирта: экзотермическим или эндотермическим?

Так как DН⁰_окисл. (С₂Н₅ОН) < 0, то процесс окисления спирта является экзотермическим.

4.Какое количество энергии получит организм пациента?

1368 кДж

5.Какое время мужчина должен бегать трусцой (расход энергии 920кДж/ч), чтобы компенсировать излишества?

Что бы компенсировать излишества, мужчина должен бегать трусцой

1368 кДж / 920 кДж/ч = 1,49 ч. 

Ответьте на тесты:

1. Открытой термодинамической системой является

клетка (животная или растительная)

биогеоценоз

2. Для живых организмов характерно состояние

стационарное

3.Процессы, протекающие в организме человека, являются

изобарно-изотермическими

4. Энергия, зависящая только от термодинамического состояния системы

внутренней энергией

Занятие №4