20. Основы химической термодинамики. Энтальпия системы
Основные понятия термодинамики:
Термодинамика – это наука о взаимных превращениях различных видов энергии.
Система
↙ ↘
гомогенная гетерогенная
(одна фаза) (две и более фаз)
Фаза – это часть системы, однородная во всех точках по составу и свойствам, и отделенная от других частей система поверхностью раздела.
Система
↙ ↓ ↘
открытая закрытая изолированная
(обмен веществами и энергией) (обмен энергией) (нет обмена)
Параметры химической энергии:
U – внутренняя энергия (Дж, кДж)
H – энтальпия
S – энтропия
G – энергия Гиббса
Термодинамический процесс – это изменение состояния системы, сопровождающееся изменением хотя бы одного из параметров системы во времени.
Изотермический процесс – T – const
Изобарный процесс – P – const
Изохорный процесс – V – const
Энтальпия – это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохраненной в его молекулярной структуре
=
Энтальпия для простых устойчивых веществ равна нулю
Закон Гесса:
Тепловой эффект химической реакции определяется лишь начальным или конечным состоянием системы реагирующих веществ и не зависит от пути ее протекания.
Следствие:
Теплота химической реакции равна разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ с учетом коэффициентов.
H = U + pV
21. Понятие об энтропии
Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой беспорядка (неупорядоченности) системы. Возможность протекания эндотермических процессов обусловлена изменением энтропии, ибо в изолированных системах энтропия самопроизвольно протекающего процесса увеличивается ΔS > 0 (второй закон термодинамики).
Энтропия и фазовые переходы
Л. Больцман определил энтропию как термодинамическую вероятность состояния (беспорядок) системы W. Энтропия связана с термодинамической вероятностью соотношением: S = R×ln ×W
– энтропия
Все процессы в изолированной системе происходят в направлении увеличения энтропии.
Энтропия зависит от:
агрегатного состояния вещества. Энтропия увеличивается при переходе от твердого к жидкому и особенно к газообразному состоянию (вода, лед, пар).
изотопного состава (H2O и D2O).
молекулярной массы однотипных соединений (CH4, C2H6, н-C4H10).
строения молекулы (н-C4H10, изо-C4H10).
кристаллической структуры (аллотропии) – алмаз, графит.