4. Второй закон термодинамики. Направленность макроскопических процессов. Обратимые и необратимые процессы.

Второй закон термодинамики – «невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от более холодного предмета к более тёплому» или «энтропия неизолированной системы не может уменьшаться»

Тут я не понял, что от меня хотят, говоря про «направленность», так что напишу, что бы я отвечал

Если изменение энергии Гиббса больше нуля, то процесс принципиально не может протекать, если оно меньше нуля, то он протекает самопроизвольно.

/\G = /\H + T/\S, H – энтальпия, S – энтропия

Если /\H > 0 и /\S < 0, то процесс неосуществим при любых температурах. Если /\H < 0, а /\S > 0, то процесс всегда проходит. Если знаки изменения энтальпии и изменения энтропии одинаковы, то процесс могут и идти, и не идти, в зависимости от температуры.

/\S = сумма стандартных энтальпий продуктов минус сумма стандартных энтальпий реагентов. Не забывать про стехиометрические коэффициенты.

Изменение энергии Гиббса измеряется также, но вместо стандартных энтальпий будут энергии Гиббса образования веществ. Для простых веществ оно равно нулю.

Вот это, скорее всего, то что нужно

/\G = сумма энергий Гиббса одного моля всех продуктов реакции, минус сумма энергий Гиббса одного моля всех реагентов (умножать на стехиометрические коэффициэнты)

Если изменение энергии Гиббса больше нуля, то самопроизвольно процесс протекает в обратную сторону. Если изменение энергии Гиббса меньше нуля, то в прямом направлении.

Обратимый (или равновесный) процесс – это процесс, который можно провести в обоих направлениях через одинаковые промежуточные состояния. Также, обратимый процесс можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении.

Необратимый процесс – это процесс, который можно провести только в одном направлении.

5. Связь между изменением энтропии и теплотой обратимого процесса. Определение направления самопроизвольного протекания процесса в различных условиях.

Энтропию придумал некий Рудольф Клазиус. Он же определил изменение энтропии при обратимом процессе как отношение общего количества тепла /\Q к величине абсолютной температуры T.

/\S = /\Q/T

В общем случае, dS = δQ/T

Тут я опять не уверен, то или не то.

Определение направления протекания процесса в изобарных-изотермических условиях возможно с помощью уравнения изотермы:

/\G = -RT*lnKp + RT*ln(pi), где

Kp – константа равновесия, а pi – это нечто, про что я ничего не понял отношение парциальных давлений участников реакции в исходном состоянии в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.

Но при вычислении изменения стандартной энергии Гиббса pi = 1, и уравнение изотермы упрощается.

Если /\G < 0, то реакция идёт в прямом направлении, если /\G > 0, то реакция идёт в обратном направлении, а если /\G = 0, то реакция достигла состояния равновесия и никуда, видимо, не идёт.

6. Зависимость энергии Гиббса от давления и температуры, её физический смысл

Энергия Гиббса – это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции. Классическим определением энергии Гиббса является:

G = U + PV – TS, все буквы должны быть понятны.

Это определение и определяет зависимость энергии Гиббса от давления и температуры, я полагаю.

Энергию Гиббса можно понимать как полную химическую энергию системы. Физический смысл энергии Гиббса - способность системы совершать максимальную полезную работу. Из этого следует, что изменение энергии Гиббса – это максимальная полезная работа, которую может совершать система во время конкретного изобарно-изотермического процесса.