Лекция № 6 основные положения химической термодинамики и основы термохимии
Основным неотъемлемым свойством материи является движение, без которого немыслимо само понятие материи.Мерой движения материи является энергия, которая в зависимости от вида движения принимает различные формы.
Термодинамика – это наука, изучающая общие законы взаимного превращения энергии из одной формы в другую.
Общность значения термодинамики для таких наук, как физика, химия, геология и ряда других определяется тем, что любые процессы, происходящие в природе, сопровождаются изменением энергии.
Применение термодинамики к химическим и химико-физическим процессам составляет предмет химической термодинамики.
Химическая термодинамика изучает тепловые эффекты химических процессов, выясняет принципиальную возможность их самопроизвольного протекания, и характеризует условие равновесия термодинамических систем.
Первоначально введем основные понятия, которые будем использовать при изложении основных положений термодинамики.
Термодинамической системой (или системой) называется отдельное тело или совокупность тел, которые фактически или мысленно могут быть выделены из окружающей среды.
При этом имеются в виду макроскопические системы, то есть системы, состоящие из очень большого числа отдельных частиц.
В качестве системы можно рассматривать кристалл, раствор любого вещества, находящийся в какой-либо емкости, газ в сосуде.
Любая система может взаимодействовать с окружающей средой. При взаимодействии с окружающей средой или другими системами искомая система может обмениваться с ней энергией и веществом. В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой можно выделить несколько основных типов систем.
Термодинамическая система
в
зависимости от характера взаимодействия
с окружающей средой
изолированная
“неизолированная”
(система, которая не
взаимодействует с окру-жающей средой,
т.е. не обменивается со средой ни
энергией, ни веществом) U
= const
V
= const
закрытая
открытая
система, которая обме-нивается
с окружающей средой и энергией, и
веществом) (диффузия
вещества – флакон духов с открытой
пробкой) U
= var
V
= var
(система, которая обме-нивается
с окружающей средой только энергией) (охлаждение
куска горя-чего Ме)
U = var
V =
const
Состояние системы – совокупность ее физических и химических свойств.
Состояние системы характеризуется с помощью термодинамических параметров (Т, Р, V, С). (С – концентрация веществ, входящих в систему).
Математическое выражение, связывающее параметры состояния, называется уравнением состояния:
PV = νRT,
где ν – количество вещества.
Вполне естественно, что изменение хотя бы одного из этих параметров вызывает изменение состояния системы, то есть в системе осуществляется термодинамический процесс.
Термодинамический процесс – всякое изменение состояния системы, сопровождающееся изменением хотя бы одного из термодинамических параметров.
Процессы можно классифицировать по самым различным признакам, одним из которых является условие их протекания.