- •Глава 1 Химическая термодинамика.
- •1.1 Основные понятия и определения в термодинамике.
- •Термодинамические процессы.
- •Внутренняя энергия
- •Формы обмена энергией
- •1.2. Первый закон термодинамики.
- •Теплоемкость
- •Влияние температуры на теплоемкость
- •Термохимия
- •Энтальпии образования и сгорания
- •Закон Гесса и следствия из него
- •Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа.
- •Второй закон термодинамики Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы.
- •Содержание и формулировки второго закона термодинамики. Энтропия как функция состояния системы.
- •Статистический характер второго закона термодинамики.
- •Некоторые закономерности в изменении энтропии веществ.
- •Изменение энтропии в химических реакциях.
- •Температурная зависимость стандартной энтропии реакции.
- •Изменение энергии Гиббса
- •Термодинамическая зависимость стандартной энергии Гиббса химической реакции - ∆rG0т
- •Направление процессов в открытых многокомпонентных системах. Химический потенциал.
- •Термодинамика химических равновесий
- •Уравнение изотермы химической реакции.
- •Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары реакции.
- •Глава 2 Химическая кинетика.
- •2.1 Общие представления о скорости химических реакций.
- •2.2 Зависимость скорости реакции от концентрации. Закон действующих масс.
- •Скорость гетерогенных химических реакций.
- •2.3 Влияние температуры на скорость химических реакций.
- •2.4 Кинетическая классификация реакций
- •Кинетические уравнения реакций различных порядков
- •Кинетические представления о химическом равновесии.
- •Смещение химического равновесия.
- •2.5 Теоретические подходы к трактовке элементарного акта химической реакции.
- •Теория активных соударений (тас)
1.1 Основные понятия и определения в термодинамике.
Термодинамическая система– это реально или мысленно отделенная от всего окружающего (внешней среды) группа тел или тело, которые могут энергетическивзаимодействовать между собой или с другими телами и обмениваться с ними веществом.
Системой может быть газ в цилиндре, раствор реагентов, кристалл вещества. Как видно из определения система должна содержать достаточно большое число частиц (атомов, молекул, электронов), что бы к ней были применены такие понятия термодинамики, как теплота, температура, давление.
Часть системы с присущим ей химическим составом и макроскопическими свойствами называется фазой. Фазы отделены друг от друга физическими поверхностями, при переходе через которые свойства редко меняются. Например: вода – лед.
Если система состоит из одной фазы, то она называется гомогенной.Много фазная система являетсягетерогенной.Вещества, входящие в состав фаз, называютсякомпонентами.
Система может по-разному взаимодействовать с внешней средой.
Термодинамическая система, которая обменивается энергией, но не допускает обмена массы с окружающей средой, называется закрытой.
Система, которая может обмениваться энергией и массой с окружающей средой, называется открытой.
Система, лишенная возможности обмениваться с окружающей средой как массой, так и энергией, называется изолированной.В изолированной системе с течением времени прекращаются всякие макроскопические изменения и значение любой физической величины в каждой точке системы остается постоянным.
Такое состояние изолированной системы называется равновесным.
Между частями термодинамической системы, находящейся в равновесном состоянии, отсутствует макроскопический перенос энергии. Равновесное состояние не может изменяться само собой, без внешних воздействий на систему. Состояние системы, которое остается неизменным во времени только благодаря некоторым изменениям в окружающей среде, называется стационарным.
Термодинамические параметры– физические и химические свойства (объем, давление, температура, химический состав) определяющие состояние системы. Среди свойств системы различаютэкстенсивные, зависящие от количества вещества, например объем и не зависящие от количества вещества –интенсивные. Экстенсивные величины, отнесенные к единице количества вещества, называются удельными. Удельные экстенсивные величины являются интенсивными величинами. Например: температура, концентрация и т.д.
Параметры состояния, поддающиеся непосредственному измерению, принято считать основными.
Между свойствами существует функциональная связь. Уравнение связывающее основные свойства системы, называют уравнением состояния; в общем виде его записывают так:
f = (p,v,Т) = 0 (1.1)
Наиболее простым уравнением состояния является уравнение состояния идеального газа.
Pv= RТ или дляv молей
Pv=vRТ (уравнение Менделеева-Клапейрона) (1.2)
Где, R = Дж/мольК –универсальная газовая постоянная.
Газовая постоянная равна работе, производимой газом при изобарическом нагревании на 10. Некоторые свойства системы определяются как функции основных параметров и называются функциями состояния. Их изменения в каком-нибудь процессе зависят только от начального и конечного состояния и не зависят от пути перехода. Для них конечное изменениеΔx=x2-x1, где x1 – значение данного свойства в начале процесса и x2в конце.
К таким параметрам (функциям состояния) относятся внутренняя энергия – U, энтальпия – Н, энтропия – S, энергия Гельмгольца – F, энергия Гиббса – G.