Общая химия, Лекция №1, Термодинамика
.pdf
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Химическая термодинамика - раздел физической химии,
рассматривающий зависимости термодинамических свойств веществ от их состава и агрегатного* состояния.
Химическая термодинамика включает в себя термохимию, учение о химическом равновесии и свойствах электролитов, теорию электродных потенциалов.
Химическая термодинамика базируется на первом и втором
началах (законах) термодинамики.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
ЗАКОНЫ (НАЧАЛА) ТЕРМОДИНАМИКИ
Первое начало термодинамики следует из закона сохранения энергии и вещества. Оно дает возможность определения тепловых эффектов процессов.
Второе начало термодинамики позволяет определить возможность и направление самопроизвольного протекания процессов.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
Первый закон термодинамики - один из фундаментальных законов природы.
Он указывает на невозможность совершения работы A без соответствующей затраты теплоты Q из окружающей среды, т.е. на
невозможность создания вечного двигателя первого рода.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
Первый закон термодинамики
Энергия не возникает и не исчезает, а переходит из одного вида в другой в строго эквивалентном количестве.
Его математическое выражение
Q = U + A
означает, что теплота Q, подведенная к системе,
расходуется на совершение работы А или на увеличение внутренней энергии системы U.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
РАВНОВЕСИЕ Т/Д СИСТЕМЫ
Если в т/д системе скорости прямых и обратных реакций равны, то состояние системы равновесное. Если же скорости не равны, то состояние системы
неравновесное.
Если скорости прямых и обратных реакций не равны, но постоянны в течение некоторого времени, то состояние системы можно охарактеризовать как
неравновесное стационарное.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
Организм здорового человека – открытая термодинамическая система, находящаяся в неравновесном стационарном состоянии.
Это справедливо в отношении каждого отдельного органа, ткани или клетки.
При заболевании нарушается стационарность т/д системы. В живом здоровом организме поддерживаются постоянные давление и температура, поэтому все процессы протекают в
изобарно-изотермических условиях.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
СЛАЙД №16 ЭНЕРГИЯ ГИББСА
В процессе жизнедеятельности любая система совершает работу А, на которую расходуется либо энергия, поступившая извне – теплота Q, либо часть внутренней энергии системы U.
Часть внутренней энергии системы, которая может использоваться на совершение работы, называется свободной энергией или энергией Гиббса G.
Ворганизме человека величина Q соответствует суточной
калорийности питания.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
№ 17 СВЯЗЬ ТЕПЛОТЫ И ЭНТАЛЬПИИ
Химический процесс характеризуется либо выделением тепла (экзотермическая реакция), либо поглощением тепла (эндотермическая реакция).
Мерой теплоты системы при постоянном давлении является энтальпия H. Изменение теплоты реакции – это изменение энтальпии ( H). Если система теряет тепло (экзотермическая реакция), то H является отрицательной величиной. Если система поглощает тепло (эндотермическая реакция), то H – положительная величина.
В организме человека изменение энтальпии H соответствует величине теплообмена при постоянной температуре.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
№ 18 ПРИМЕРЫ
2
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
ЭНТРОПИЯ
В ходе химических реакций в системе может увеличиваться или уменьшаться число молекул, может изменяться агрегатное состояние веществ, т.е. степень беспорядка в системе может увеличиваться или уменьшаться.
Мерой беспорядка (хаоса) является энтропия S. Изменение энтропии S может быть оценено качественно и количественно. Например, появление газообразных продуктов в системе – признак увеличения энтропии, а уменьшение числа молекул в ходе реакции – признак уменьшения энтропии.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .