20. Основы химической термодинамики. Энтальпия системы.

Химическая термодинамика - раздел химии, изучающий энергетику химических и физических превращений, направление протекания процессов в физико-химических системах, химические и фазовые превращения.

Химическая термодинамика изучает энергетику химических процессов и описывает состояние химического равновесия, термодинамические расчёты позволяют сделать вывод о возможности протекания химической реакции в определённых условиях. Однако термодинамика не может рассчитать скорость, с которой реагенты превращаются в продукты, не может также описать механизм реакции. Этим занимается химическая кинетика. Термодинамика и кинетика взаимно дополняют друг друга и позволяют дать полную характеристику химических реакций в зависимости от природы реагирующих веществ и внешних условий.

Система

тело или группа тел, находящихся во взаимодействии и обособленные от окружающей среды.

Термодинамическая система

система, в которой происходит энерго- или массообмен.

Энтальпия (Н) — это свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно преобразовать в теплоту.

Энтальпия — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохранённой в его молекулярной структуре.

Это значит, что, хотя вещество может обладать энергией на основании температуры и давления, не всю её можно преобразовать в теплоту. Часть внутренней энергии всегда остаётся в веществе и поддерживает его молекулярную структуру. Часть кинетической энергии вещества недоступна, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия — это количество энергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии — джоуль для энергии и Дж/кг для удельной энергии.

Энтальпия или энергия расширенной системы Е равна сумме внутренней энергии газа U и потенциальной энергии поршня с грузом E_пот = pSx = pV

H = E = U + pV

Таким образом, энтальпия в данном состоянии представляет собой сумму внутренней энергии тела и работы, которую необходимо затратить, чтобы тело объёмом V ввести в окружающую среду, имеющую давление р и находящуюся с телом в равновесном состоянии. Энтальпия системы H — аналогично внутренней энергии — имеет вполне определенное значение для каждого состояния: ΔH = H2 − H1

Если система каким-либо путём возвращается в исходное состояние (круговой процесс), то изменение любого её параметра равно нулю, а отсюда ΔU = 0 и ΔH = 0.

21. Понятие об энтропии.

Энтропия - понятие, впервые возникшее в термодинамике как мера необратимого рассеяния энергии.

Энтропию относят к определенным условиям – t = 25^о, p = 101,325 кПа, T = 298.

Энтропия (S (Дж/К)) связана с числом (W) равновероятных микроскопических состояний, которыми можно реализовать данное макроскопическое состояние системы, уравнением

S=k*lgW

Где K- коэффициент пропорциональности.

Наименьшую энтропию имеют идеально правильно построенные кристаллы при абсолютном нуле. Энтропия кристалла, который имеет какие-либо неправильности несколько больше.

С повышением температуры энтропия всегда возрастает, так же возрастает при превращение вещества из кристаллического состояния в жидкое, и в особенности при переходе из жидкого состояния в газообразное.

Энтропия зависит только от состояния системы. Но связь изменения энтропии с теплотой зависит от способа проведения процесса – от его скорости.

Если процесс проходит обратимо и при постоянной температуре:

Изменение S = Q_(обр)/T, где Q_(обр) - кол-во теплоты, T- абсолютная температура.