8.Основные термодинамические понятия: система, параметры и функции состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия.

Химическая термодинамика – это наука о превращениях различных форм энергии, проходящих между системой и ее окружающей средой.

Система – это тело или группа тел, мысленно или реально отделенное от окружающей среды.

Система: изолированная, закрытая, открытая.

Изолированная система – система, которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом (идеальное понятие).

Закрытая система – система, которая обменивается только энергией.

Открытая система – обменивается и энергией и веществом.

Система: -гомогенная (однофазная)

-гетерогенная (многофазная)

Фаза – однородная часть системы, имеющая поверхность раздела и обладающая одинаковыми физическими и химическими свойствами.

Совокупность всех физических и химических свойств системы характеризует её термодинамическое состояние. Все величины, характеризующие какое-либо макроскопическое свойство рассматриваемой системы – параметры состояния. Опытным путем установлено, что для однозначной характеристики данной системы необходимо использовать некоторое число параметров, называемых независимыми; все остальные параметры рассматриваются как функции независимых параметров.

Параметры состояния:

m – масса.

T – температура.

V – объем.

p – давление.

U – внутренняя энергия системы.

Функции состояния:

H – энтальпия.

S – энтропия.

G – изобарно-изотермический потенциал (свободная энергия Гиббса).

F – изохорно-изотермический потенциал (свободная энергия Гельмгольца).

μ – химический потенциал.

Параметры состояния делятся на интенсивные (не зависят от массы: T, p, разность потенциалов) и экстенсивные (зависят от массы: V,S,H,U). Интенсивные параметры выравниваются, а экстенсивные складываются.

Всякое изменение хотя бы одного параметра состояния называется термодинамическим процессом.

При переходе системы из одного состояния в другое изменяются некоторые ее свойства, в частности внутренняя энергия U.

Внутренняя энергия – это совокупность всех видов энергии тела, за исключением потенциальной энергии системы, как единого целого.

∆U= U2 – U1

|∆U | = |Qv|

∆U = -Qv

Энтальпия.

H = U +pV

1-ый физический смысл энтальпии – энергия расширенной системы.

H1 – H2 = ∆H

∆H = -Qp

2-ой смысл энтальпии – тепловой эффект реакции при постоянном давлении.

Hº298 - стандартная энтальпия одного или больше вещества, взятого из простых веществ при T = 298К и p = 1 атм. (101кПа).

Энтальпия простого вещества = 0

Закон Гесса. Изменение энтальпии зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути протекания процесса.

Следствие из закона Гесса. Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования конечных веществ – минус сумма теплот образования исходных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов.

9.Первый закон ТД. Энтальпия, стандартная энтальпия образования. Связь энтальпии с прочностью вещества.

В изолированной системе сума всех видов энергий – величина постоянная. Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение системой работы. Q = ∆U + A

1. Изолированная система. ∆U=0 Q=A

2. Изохорный (V=const) A=p∆V=>A=0 Q=-∆U

3. Изобарный (p=const)

Qp =∆U+p∆V

∆U=U2–U1

∆V=V2–V1

H = U + pV

1-ый физический смысл энтальпии – энергия расширенной системы.

H1 – H2 = ∆H ∆H = -Qp

2-ой смысл энтальпии – тепловой эффект реакции при постоянном давлении.

Hº298 - стандартная энтальпия одного или больше вещества, взятого из простых веществ при T = 298К и p = 1 атм. (101кПа).

Энтальпия простого вещества = 0

Энтальпией образования химического соединения называется изменение энтальпии в процессе получения моль этого соединения из простых веществ, устойчивых при данной температуре.

Стандартная энтальпия образования соединения – мера его термодинамической устойчивости, прочности, количественное выражение энергетических свойств соединения. Эта термодинамическая функция характеризуется периодичностью и может быть ориентировочно оценена для какого-либо соединения так же, как и любое другое свойство.