17. Ішкі энергия мен энтальпия туралы ұғым. Термодинамиканың 1-бастамасы.

Жүйенің ішкі энергиясы оның күйіне тәуелді. Ішкі энергияның, жылудың, 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 түрге ауысады. Термодинамиканың бірінші заңы: кез – келген процесте жүйенің сіңірген жылуы жүйенің ішкі энергиясының өзгеруіне және белгілі жұмыс жасауға жұмсалады. Q= ∆U+A

Химиялық процестер тұрақты қысымда н/е тұрақты температурада жүзеге асады. Сондықтан жүйенің әр түрлі күйінде Q, U,A өзара қатынасын білу маңызды. Изохоралық процесс: v= const , ∆v=0 және A=p∆v=0 сонда ∆U=Q_v мұнда Q_v-жүйенің тұрақты көлеміндегі сіңірілген жылу. Сонымен, тұрақты көлемде жүйенің энергиясының өзгеруін процестің жылулық эффектісін өлшеу арқылы, яғни жүйеден бөлінген немесе сіңірліген жылудың мөлшерін анықтау арқылы орындалады.

Изобаралық процесс: Көпшілік химиялық процестер тұрақты қысымда өтеді (Р= const ) яғни ашық ыдыста және өте жиі Р= 1 атм. Кезінде. Бұл жағдайда жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі жылудың есебінен де болуы мүмкін: ∆U= Q+A=Q_р+Р ∆v н/е Q_р =∆U+Р ∆v Жаңа функцияны кіргізейік: Н – энтальпия яғни тұрақты қысымда жылу эффектінің шамасы энатльпияның өзгеруіне тең екендігін көруге болады. Н= U+Р v Онда Q_р = Н₂-Н_{1 ;} Q_р =∆Н Тұрақты қысымдағы процестің жылу эффектісі Q_р. Тұрақты қысымдағы жылу сыйымдылығы С_р мен температураның өзгерісі ∆Т= Т_өнім –Т_{реагент} арқылы анқталады Q_р = n С_р∆Т=∆Н

Сонымен изобара-изотермиялық процестегі сіңірілген және бөлінген жылу, энтальпияның өзгеруіне тең.

Энтальпия да ішкі энергия сияқты жүйенің негізгі қасиеттерінің бірі . Н= U+Р v болғандықтан, энтальпияны жүйенің ұлғаю энергиясы немесе Р,Т = const жағдайдағы ішкі және сыртқы энергиялардың қосындысы деп қарастыруға болады. Әдетте энтальпияның өзгеруін заттың моліне қатынасты қарастырады және Дж/моль (кДж/моль) н/е кал/моль (ккал/моль) өлшем бірліктермен белгілейді, 1 кал=4,187 Дж.

Егер жүйе жылу сіңірсе (эндо п.) , онда ∆Н мәні оң таңбалы болады(∆Н>0, таңбасы «+» ). Егер жүйе жылуды қоршаған ортаға берсе (экзо п.), онда ∆Н<0 таңбасы теріс «-» болады.

Термохимиялық теңдеулер – заттардың химиялық формулаларымен қоса, реакциялардың жылу эффектілері көрсетілген химиялық теңдейлерді айтады.

Әдетте реакцияның жылу эффектілері ∆Нтұрақты қысымда беріледі.

18.Энтропия ұғымы. Термодинамиканың 2-бастамасы

Энтропия – термодинамиканың 2-бастамасы. Энтропия да энергия сияқты әрекеттесуші бөлшектердің көп санынан тұратын кез-келген жүйенің қасиеті.Сонымен қатар, энергияның өзгеруі жүйе күйіне тәуелді болады. Термодинамиканың бірінші заңы энергиямен байланысты болса, екінші заңы энтропиямен байланысты. Екінші заң былай айтылады: жылу мөлшері Q жүйеге Т температурада қайтымды процесс арқылы сіңірілсе, жүйенің энтропиясы S мына шамаға тең болады: ∆S=∆ Q/ Т.

Энтропия – ретсіздіктің сандық өлшемі. Заттың табиғатына, агрегаттық күйіне тәуелді шама. Идеалды кристалл.

Энтропия өлшемі ретінде шартты энтропиялық бірлік (э.б) пайдаланылады, э.б.=4,1840кДж/моль*К.

Энтропияның физикалық мағынасы энергияның физикалық мағынасындай айқын емес. ∆S>0 – процесс өз бетімен жүруінің 2-ші критерийі. Энтропияның өсуі процестің өз бетінше жүруін, оның мүмкіншілігін сипаттайды. Энтропия өсуі арқылы жүретін процестердің мүмкіндігі зор және бұл процестер көп жағдайда өз бетінше жүреді. Егер кристалл зат суда еритін болса, энтропия өседі. Энтропия өсуі арқылы жүретін процестер тек тұйық жүйелерде ғана жүретінін ескеру керек. Мұндай процестер қайтымсыз болып табылады. Барлық қайтымды процестерде энтропия өзгермейді ∆S= 0. Кей жағдайларда табиғатта процестер өз бетінше энтропия өзгеруі мен де жүруі мүмкін. Бұл тек жүйе тұйық болмаған жағдайда және энергия өзгерген езде ғана болады. Ретсіздікті көбейтетін кез келген процесте энтропия артады: 1) қатты заттың сұйықта еруі; 2) қатты заттың балқуы; 3) булану; 4) айдау(қатты заттың бірден газға айналуы), 5) диссоциация; 6) кез келген жүйенің көлемінің өсуі

19.Гибсс теңдеуі және оның анализі. Процестердің өз бетімен жүруінің шарттары.

2 тенденция: 1)∆Н<0 2) ∆S>0: ∆G=∆Н-T∆S

Гибс энергиясы немесе изобара-изотермалық потенциал -∆G . 1) ∆G<0-хим. Процесс өз бетімен жүре алады; 2) ∆G=0 - процесс басталады; химиялық тепе-теңдік орнайды; 3)∆G>0- хим процесс өз бетімен жүре алмайды

∆G=∆Н-T∆S 1) энтропия артуымен жүретін экзотермиялық реакциялар ∆Н<0, ∆S>0, ∆G<0 процес әртүрлі темп-да өз бетімен жүре алады; 2) ∆Н<0, ∆S<0, ∆G<0 энтропия төмендеуімен, экзотермиялық реакциялар мөмен темп-да жүруі мүмкін. 3) ∆Н>0, ∆S>0 энтропиясы артуы эндотермиялық реакция тек жоғары темп-да жүре алады. 4) ∆Н>0, ∆S<0 энтропия азаюымен әрбір тем-да жүрмейді.