Гладков / Выдать 21 февраля / 3. Некоторые элементы термодинамики / Химическая термодинамика Зефиров с 16

Химическая термодинамика, Зефиров А.П. (справочник Термодинамические свойства неорганических веществ), с.9

1.1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

Для расчетов химических и теплотехнических процессов, протекающих при постоянном давлении, необходимы данные по двум термодинамическим свойствам каждого вещества, участ­вующего в этих процессах: энтальпии H_T и энтропии S_T. Для расчетов равновесия химических реакций в исследуемой систе­ме, а также для определения равновесных составов компонен­тов, участвующих в этих реакциях, необходимо также знать константы равновесия всех независимых реакций, возможных в данной системе.

В случае идеальных газов¹⁾ для химической реакции

v₁A₁ + v₂A₂ + ... - v'₁A'₁ + v'₂A'₂ ... , (1)

протекающей при постоянном давлении и температуре T, кон­станта равновесия K_p определяется формулой

K_p = [p₁(v'₁,A'₁)p₂(v'₂,A'₂)]/[p₁(v₁,A₁)p₂(v₂,A₂)], (2)

где

• v_i – число молей вещества A₂;

• p_i(A_i) – равновесное парци­альное давление вещества A_i.

Константа равновесия K_p связана с изменением²⁾ изобарно-изотермического потенциала реакции (1) соотношением

RTlnK_p = – Z°_T = v'₁Z°_T(A'₁) + v'₂Z°_T(A'₂) + ...

... –v₁Z°_T(A₁) – v₂Z°_T(A₂) –..., (3)

и если известны значения изобарно-изотермического потенциа­ла Z°_T для всех веществ, участвующих в реакции, то величи­на K_p может быть вычислена из этого соотношения, где R – газовая постоянная; Z°_T – изменение изобарно-изотермиче­ского потенциала системы в результате реакции (1). Так как изобарно-изотермиче­ский потенциал связан с энтропией и энтальпией соотношением

Z°_T = H°_T – TS°_T , (4)

для расчета константы равновесия реакции (1) вместо уравне­ния (3) получаем

RTlnK_p = S°_T – H°_T/T, (5)

где S°_T и H°_T – изменения энтропии и энтальпии исследуемой системы в резуль­тате реакции (1) при температуре T³⁾.

1⁾ Использование этих понятий в физике конденсированного состояния не является бессмысленным, поскольку в современных процессах эпитаксии приходится иметь дело с газообразными продуктами. В.Г.

2⁾ Под изменением какого-нибудь термодинамического свойства пони­мается разность между его значениями для суммы продуктов реакции и сум­мы исходных веществ.

Значок ° означает, что соответствующая функция или ее изменение относится к стандартному состоянию вещества.).

3⁾ H°_T, иначе говоря, является тепловым эффектом реакции (1) при тем­пературе Т.