1. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. Соотношения Максвелла. Связь калорического и термического уравнения состояния

Уравнения Гиббса-Гельмгольца

Расчеты изменения энтропии в различных процессах основаны на использовании неотрицательности изменения энтропии и частных производных энтропии по термодинамическим переменным:

Последние два тождества представляют собой соотношения Максвелла (вывод 66-67)

Внутренний параметр – давление, внешний – объем, термическое уравнение состояния -

Внутренний параметр – энергия, внешний – объем, калорическое уравнение состояния -

Количество независимых уравнений состояния равняется вариантности системы (числу независимых переменных, достаточных для описания термодинамического состояния равновесной системы (на единицу больше числа внешних переменных))

Следовательно

Если известны термическое и калорическое уравнения состояния, то аппарат термодинамики позволяет определить все термодинамические свойства системы, т. е. получить ее полное термодинамическое описание. Сами уравнения состояния нельзя вывести методами классической термодинамики, но их можно определить экспериментально.

2. Растворы. Способы выражения химического состава и связь между ними

Раствор – фаза переменного состава. Различают газообразные, жидкие и твердые растворы. Основными характеристиками раствора являются его состав и химические потенциалы компонентов раствора.

Состав растворов обычно выражают в мольных долях, весовых процентах, в молях растворенного вещества на литр раствора (молярность) или на килограмм растворителя (моляльность). Формулы для расчета

различных концентраций приведены в таблице

Массовая доля ( – масса i-го вещества)
Мольная доля ( – количество i-го вещества)
Моляльность – количество i-го компонента в 1 кг растворителя
Молярность – количество i-го компонента в 1 л раствора

Для пересчета концентраций можно воспользоваться следующими соотношениями (индекс 1 относится к растворителю, 2 – к растворенному веществу):

Билет 24

1. Закон Гесса. Энтальпия образования. Термохимические циклы. Энтальпия химической связи.

Термохимия изучает тепловые эффекты химических реакций. Во многих случаях эти реакции протекают при постоянном объеме или постоянном давлении. Из первого закона термодинамики следует, что при этих условиях теплота совпадает с изменением функции состояния. При постоянном объеме теплота равна изменению внутренней энергии:

а при постоянном давлении – изменению энтальпии:

Эти равенства в применении к химическим реакциям составляют суть закона Гесса:

Теплота химической реакции при постоянном объеме или давлении (тепловой эффект химической реакции) не зависит от пути проведения процесса, а определяется только состоянием реагентов и продуктов реакции при условии, что единственной работой, совершаемой системой, является механическая работа.

Тепловой эффект относят к .

Стандартная энтальпия образования, – изобарный тепловой эффект реакции образования одного моля данного химического соединения из простых веществ в стандартных состояниях. Энтальпия образования простого вещества в стандартном состоянии равна 0 при любой температуре. Понятие «энтальпия образования» используют не только для обычных веществ, но и для ионов в растворе. При этом за точку отсчета принят ион , для которого стандартная энтальпия образования в водном растворе полагается равной нулю: .

Энтальпию реакции между веществами, находящимися в стандартных состояниях при температуре T, называют стандартной энтальпией реакции и обозначают .