Теоретич основы х т/д. Основные разделы т/д. Основные категории хим т/д – тд сисит, окруж среда. Классификация тд систем. Основные тд параметры и связ их соотнош.
ТД – наука о превр одних видов Е в другие
Физическая - теор осн тд и их прилож к объясн фунд физ явл; св-ва тв тел и газов, электрич и магн явл
Техническая - прилож осн законов тд к проц превр теплоты и работы; цель-разраб и совершен теории тепловых двиг для их рац проектир
Химическая - рассм прим законов общей и техн тд для объясн ими ф-х явл и проц: - макроскопич(!) теория, опис взаимосв хим явл с физ усл проек проц.
Задачи тд: в каких усл данный проц ст возм; В каком напр в д усл будет прот самопр; Чем этот проц законч (какой будет сист в равн)
ТД сист – тело или группа тел, наход во взаимод и отд мысленно или физич границами от др тел образ окр ср; - совок тел, кот фактич или мысл можно выделить из окр ср (любые хр, гальв эл, р-р соли в равн с парами р-ля, пром реактор)
Классификация
I Налич массо или Е обмена с окр ср
Изолир (м и Е = конст. термос с жидк\Вселенная)
закрытые (м=конст. запаян ампула)
открытые (стакан с водой)
II По фазовому сост
Фаза - совок всех гомог частей сист с одинак сост и св-ми, ограич от др ч пов раздела; - однор, имеющ на всей своей протяж одинак сост и тд св-ва
Гомогенные (внутри сист нет пов раздела, тд св одинак во всем объеме)
Однородные (сост, Р, Т одинак в люб т сист) и Неоднородные (св-ва непрер мен от одной т к др)
Гетерогенные (сост из неск фаз с разл св-ми, эти фазы отделены др от др пов раздела)
3х фазн сист вода соль пары р-ля = 2х комп
Лёд-Вода: Ф=3, К=1
ТД параметры - макроскоп физ велич, с пом кот опис явл, связ с превр теплоты и работы
Измеряемые - Т, Р, V, n, Z
Вычисл-е - парам кот рассч на основе фоормул связ их с измер парам - U, H, G, F
Интенсивные - не зав от кол-ва тд сист
Экстенсивные - парам, знач кот зав от м тд сист или от n в тд сист
Отнош экстенс парам-в дает интенсивный
Основные тд параметры:
Р - физ вел = отнош силы, равн распр по пов тела к площ пов, расп перп к действ силы
Р газа - рез-т соуд М газа о стенки сосуда
Т - тд параметр, кот характ тепловое сост сист; опред средн кин Е движ частиц; в тд тмп абсол Т
V - тд парам, кот хар часть простр,заним тд сист
ТД функции - св сист, кот однозн мб выраж как ф темп, давл и конц сист
Ф сост - ф, не зав от пути процесса
тд ф сост - ф, изм в круговом проц = 0
тд проц - веское изм в сист связ с изм хотя бы 1 тд пар
Классиф:
1. Круговые = циклы - проц, при кот тд сист, выйдя из некот нач сост и претерп ряд изм, возвр в исх сост (кругов интеграл U = 0)
Некруговые - проц, не явл круг
2. Самопроизв - проц, протек без внеш возд (переход теплоты от горячего к холодному выравн конц в-ва при диф смеш газов)
Несамопроизв - треб затр Е ( разлож воды под током, но скорание водорода - самопр проц), они не м протек в изол сист
3. Обратимые - если при провед тд проц в обр напр сист приходит в осн сост и при этом не фикс никакие изм
Необратимые - те проц, в кот для возвр сист в исх сост треб доп работа
Первое начало термодинамики, характеристика входящих в него величин. Применение первого начала термодинамики для различных некруговых процессов в замкнутых системах (изобарный, изохорный, изотермический, адиабатический).
Первый закон гласит: 1. В любой изол сист запас Е всегда остается постоянным 2. Различн виды Е переходят др в др в строго эквивал кол-ве 3. Вечный двигатель 1 рода невозможен и невозможно получение работы без затрат Е в виде теплоты
Диф. форма: бQ = dU + бW, б-знак вариации, обознач бесконечно малое изм параметра велич, кот зав от пкти процесса; d-изм соотв вел, незав от пути протек проц
Интегр форма: Q = ∆U + W
Все виды работ в тд делятся на 2 вида:
1. W расш бW=рdV связ с преод сил внеш давл
2. бW’-полезная работа: химич-при изм кол-ва реагента или при раств в-ва, электрич-работа по перемещ заряда
Тогда: бQ = dU + бW + бW’
Физич смысл - теплота, сообщ тд систее, расх на изм ее внутр Е, на работу расш и полезную работу
Некруговые процессы
Изохорный:
бQ = dU + бW + бW’(=0, тк Апол не соверш)
бW=рdV=0, тк не происх изм объема
бQ=dU => Q=∆U - Вся получ сист теплота расх на увелич внутр Е
Изобарный:
бQ = dU + рdV
W=(v1-v2){рdV = p{dV = p(V2-V1)
При изоб нагр газа W=(v1-v2){рdV, тогда для n мольид газа справ ур Менд-Клап: pV=nRT => V=(nRT)/p, тогда W={pd((nRT)/p), тогда W=nR∆T
Если в хр выдел газы, то W=∆nRT
Пусть Q=∆H, тогда ∆H=∆U + p∆V = ∆U + nR∆T
Изотермический:
бQ = dU + бW=dU+рdV. dU=0, тк Т=конст
бQ=рdV и бW=рdV
Сист в изотерм усл сов раб расш только за счет подданой теплоты = Все тепло, подвод к сист, превр в работу
По ур Менд-Клап: W={(RT/V)dV=RT{dV/V=RTln(V2/V1)=RTln(Р1/Р2)
Адиабатический (отс теплообмен): бQ=0
dU = - рdV
Изм внутр Е соотв работе, соверш над сист. Единств источн работы в адиаб проц явл внутр Е
Теоретические основы термохимических расчетов. Термохимия. Тепловой эффект физико-химического процесса. Закон Гесса и следствия из него. Расчет тепловых эффектов реакций по теплотам сгорания и энергиям связи веществ. Условия применимости закона Гесса.
Термохимия – раздел хим тд, в кот рассм прим I начала тд для вычисл тепловых эффектов различ процессов.
Система - совок матер объект, отдел от окруж среды
Окруж среда - ост часть простр
Фаза - часть сист с одинак хим и тд св-ми, отделенная поверхн раздела
Тепловой эффект - кол-во теплоты, кот выдел\погл в проц при усл отс любых видов работы, кроме Арасш
Теоретическую основу термохимии составляет закон Гесса, 1836
1. Поскольку U и H явл ф сост, то тепл эф не зав от спос провед процесса
2. Тепл эф хр не зав от числа и хар-ра промеж стадий, а опред только нач и конечн сост сист
Усл примен: 1. Единств видом А, кот сов сист, дб работа против внеш сил (А расш) 2. При измер тепл ф Тисх вв и Тпрод дб обинаков 3. Процесс должен провод либо при пост Р, либо V
Взаимосв изох и изоб тепл эф
Qp-Qv=∆Up + pdV - ∆Uv
При малых р разностью ∆U можно пренебречь:
Qp-Qv=pdV
∆H-∆U=pdV => ∆H=∆U+∆nRT
Для р-й, протек в конденс фазе, V почти не пеняется, поэтому разностю Н и U пренебрег
1 следствие из закона Гесса
Для любого в-ва и для люб проц тепл эф прямой р-ии= тепл эф обр р-ии, взят с против знаком: ∆Hобр=∆Hразл
2 следствие из закона Гесса
Станд теплота образ (или станд Н образ) – это энтальпия образования 1 моль вещества из простых веществ в станд тд усл.
Тепловой эффект реакции = разности между суммой станд теплот сгорания исх веществ и суммой станд теплот сгор прод реакции с учётом стехиом коэф
3 следствие из закона Гесса
Тепловой эффект реакции = разности между суммой станд Н образов прод реакции и суммой станд Н образ исходных веществ с учётом коэффициентов реакции.