Теоретичні питання:

Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття хімічної термодинаміки: термодинамічна система (ізольована, закрита, відкрита, гомогенна, гетерогенна), параметри стану (екстенсивні, інтенсивні), термодинамічний процес (оборотний, необоротний). Живі організми – відкриті термодинамічні системи. Необоротність процесів життєдіяльності.

Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Термохімічні рівняння. Стандартні теплоти утворення та згорання. Закон Гесса. Метод калори­метрії. Енергетична характеристика біохімічних процесів. Термохімічні розрахунки для оцінки калорійності продуктів харчування та складання раціональних та лікувальних дієт.

Самодовільні і несамодовільні процеси. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Термодинамічні потенціали: енергія Гіббса, енергія Гельмгольца. Термодинамічні умови рівноваги. Критерії направленості самодовільних процесів.

Застосування основних положень термодинаміки до живих організмів. АТФ як джерело енергії для біохімічних реакцій. Макроергічні сполуки. Енергетичні супряження в живих системах: екзергонічні та ендергонічні процеси в організмі.

Тести та вправи до самостійної роботи:

1. Який об’єкт можна розглядати як термодинамічну систему:

а) одну молекулу; б) дві молекули;

в) один моль речовини; г) усе з вказаного?

2. Термодинамічна система ізольована за умови, якщо:

а) обмінюється з навколишнім середовищем тільки енергією;

б) не обмінюється з навколишнім середовищем ні енергією, ні речовиною;

в) обмінюється з навколишнім середовищем і енергією, і речовиною.

3. Розчин натрій хлориду містить компонентів:

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

4. Суміш, що складається з водного розчину NaCl, кусків льоду, кристалів NaCl, містить фаз:

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

5. Вказати фізичну величину, що не є параметром термодинамічної системи:

а) P; б) V; в) Q; г) T.

6. Вказати фізичну величину, що не є функцією стану термодинамічної системи:

а) U; б) A; в) H; г) G.

7. Вказати параметр системи, абсолютне значення якого можна виміряти:

а) U; б) Т; в) H; г) G.

8. Який параметр системи є екстенсивним:

а) Т; б) Р; в) Н?

9. Який параметр системи є інтенсивним:

а) Р; б) U; в) V; г) Н; д)F?

10. При якій температурі ентропія чистого кристалічного тіла дорівнює нулю:

а) 10⁰С; б) 273,15⁰С; в) 0⁰С; г) –273,15⁰С?

11. Який математичний вираз відповідає І закону термодинаміки для ізохорних процесів:

а) б) Q = ΔH; в) Q = ΔU?

12. Вказати термодинамічну умову ендотермічного процесу:

а) ΔH = 0; б) ΔH > 0; в) ΔH < 0.

13. Вказати термодинамічну умову самодовільного протікання процесу в закритій системі при ΔТ=0, ΔР=0:

а) ΔG = 0; б) ΔG > 0; в) ΔG < 0.

14. Вказати умову термодинамічної рівноваги в ізольованій системі:

а) ΔS > 0; б) ΔS = 0; в) ΔS < 0.

15. Вказати термодинамічну умову самодовільного протікання ізобарно-ізотермічного процесу в закритій системі:

а) ΔG = 0; б) ΔF = 0; в) ΔG > 0; г) ΔF < 0; д) ΔG < 0.

16. Стандартна теплота утворення () вимірюється в:

а) Дж/моль; б) Дж∙моль; в) Дж/К; г) Дж∙К.

17. Процес є ізохорно-ізотермічний, якщо:

а) ΔP = 0, ΔV = 0; б) ΔV = 0, ΔT = 0; в) ΔT = 0, ΔP = 0.

18. Яким рівнянням описується зміна ентропії (ΔS) закритої системи:

а) ΔF = ΔU – TΔS; б) ΔG = ΔH – TΔS;

в) Q = ΔU + А; г) ΔS = Q/Т?

19. Який математичний вираз відповідає ІІ закону термодинаміки:

а) ΔS = Q/Т; б) Q_р=ΔH; в) ΔQ_v= ΔU; г) Q = ΔU + A?

20. Яка із систем стає гетерогенною внаслідок реакції, що відбувається в розчині:

а) AgNO₃ + HBr →; б) HCl + K₂O →; в) NaOH + H₂SO₄ → ?

21. Як змінюється ентропія системи: 2СО _(г) С _(т)+СО_{2 (г)}

а) зменшиться; б) збільшиться; в) залишиться без змін ?

22. Чи можливий самодовільний процес при ΔH>0 та TΔS>0:

а) можливий при б) можливий при

в) можливий за будь - яких умов ?

23. Вказати ендергонічний процес в організмі людини:

а) гідроліз білків; б) гідроліз полісахаридів;

в) синтез білків; г) окиснення вуглеводів?

24. Вказати катаболічний процес в організмі людини:

а) гідроліз білків; б) синтез нуклеїнових кислот;

в) синтез білків?

25. Вказати самодовільний процес в організмі людини:

а) рух крові в судинах; б) активний транспорт іонів;

в) пасивний транспорт іонів; г) синтез білків?

26. В 100 г чіпсів міститься 6 г білків, 53 г вуглеводів, 30 г жирів. Обчислити а) енергію, яка виділиться при засвоєнні 250 г чіпсів (в Дж); б) калорійність чіпсів в розрахунку на 1 г продукту (в кДж/г), якщо теплоти (ентальпії) згоряння білків, жирів та вуглеводів дорівнюють відповідно –39,9 кДж/г, –17кДж/г та –17 кДж/г.
27. Розрахувати енергію в ккал, яка виділиться при засвоєнні порції червоної ікри масою 30г. В червоній ікрі в середньому міститься 32% білків, 12% жирів; калорійність білків та жирів становить відповідно 17кДж/г та 39,9 кДж/г.
28. Яка кількість батончиків «Nuts» масою 50г є еквівалентною до втрати 785 ккал енергії? Склад продукту: 7,1% білків, 25,1% жірів, 62,8% вуглеводів. Калорійність білків, жирів та вуглеводів становить відповідно 17кДж/г, 39,9 кДж/г та 17кДж/г.
29. Розрахувати масу кефіру, що є еквівалентною до втрати енергії через потовиділення 360г води, якщо ентальпія випаровування води дорівнює 41кДж/моль. Кефір містить 2,5% жирів, 3,5% вуглеводів та 3,0% білків; теплоти (ентальпії) згоряння білків, жирів та вуглеводів дорівнюють відповідно –39,9 кДж/г, –17кДж/г та –17 кДж/г.
30. Яка кількість яєць масою 60г еквівалентна до втрати енергії через потовиділення 900г води, якщо ентальпія випаровування води дорівнює 41кДж/моль. Яйце містить 12% жирів, 69% білків, 3% вуглеводів; теплоти (ентальпії) згоряння білків, жирів та вуглеводів дорівнюють відповідно –39,9 кДж/г, –17кДж/г та –17 кДж/г.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8