1. Предмет химической термодинамики. Термодинамические системы, виды термодинамических систем, параметры состояния, параметры процесса;

Основной объект изучения химической термодинамики термодинамическая система.

Термодинамической системой называют совокупность тел, которая фактически или мысленно выделяется из окружающей среды.

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой термодинамические системы подразделяют на:

• Изолированные – системы, лишенные возможности обмена с окружающей средой веществом и энергией, имеющие постоянный объем. Близким по свойствам к изолированной системе является закрытый термос с горячим чаем.

• Закрытые – системы, лишенные возможности обмена с окружающей средой веществом, но имеющие возможность обмениваться с ней энергией и не обязательно сохраняющие постоянный объем. Пример: электрическая лампочка.

• Открытые – системы, имеющие возможность обмена с окружающей средой веществом и энергией, а также способные изменять свой объем. Пример: живые организмы. 2. Первый закон термодинамики. Функции состояния системы и их свойства.

Состояние системы в термодинамике задается совокупностью измеримых физических величин, называемых параметрами состояния. Это, например, объем, давление, температура, концентрация…

Например, уравнением состояния для идеального газа является уравнение Клапейрона-Менделеева:

PV = nRT

Термодинамическим параметром процесса называется тер-модинамическая величина, служащая для характеристики процесса (внутренняя энергия, тепловой эффект реакции и т.д.).

Конечное изменение какого-либо термодинамического па-раметра процесса обозначается Δx = x2 - x1, где = x2 – значение данного параметра в конце, а x1 – в начале процесса.

2. Первый закон термодинамики. Функции состояния системы и их свойства

Закон термодинамики: Если в каком-либо процессе энергия одного вида исчезает, то взамен ее появляется энергия другого вида в количестве, строго эквивалентном первому.

QA = QB = QB1 + QB2

Закон Гесса является вполне строгим только для изохорных и изобарных процессов.

На практике более удобно исследовать изобарные про-цессы. Поэтому чаще вычисляют и используют изменения эн-тальпии.

Но теплоты изобарного и изохорного процессов взаи-мосвязаны. Ранее было показано, что:

Qp= ΔU + P(V2 - V1), но поскольку ΔU = Qv, то Qp= Qv + P(V2 - V1)

Из закона Клапейрона-Менделеева: PV = nRT, отсюда:

P(V2 - V1) = (n2 - n1)RT, следовательно:

Qp= Qv, + (n2 - n1)RT

Поскольку тепловые эффекты химических процессов зависят от условий их проведения, то чтобы сделать полученные результаты сопоставимыми они должны быть получены при одинаковых условиях. В качестве стандартных приняты условия, когда парциальное (приходящееся на отдельный компонент) давление каждого газообразного компонента в системе составляет 1,013 • 105 Па, а температура 298,16. Если вещество образует несколько аллотропных или кристаллических модификаций, то стандартной считается та, которая устойчива при стандартных температуре и давлении.

Термодинамические величины, характеризующие вещество в стандартном состоянии называются стандартными термодина-мическими величинами. Изменения этих величин в процессах, идущих в стандартных условиях, называют стандартными изме-нениями термодинамических величин и обозначают буквами с верхним индексом “0”: ΔH0, ΔU0…

Те термодинамические параметры процесса, которые зависят только от состояния системы, называются функциями состояния, и их изменение в каком-либо процессе зависит только он начального и конечного состояния системы и не зависит от пути этого изменения. Процесс, при котором термодинамическая система, выйдя из начального состояния и претерпев ряд изменений, возвращается в исходное состояние, называется круговым. При этом все значения параметров состояния системы (температура, давление, концентрации…) возвращаются к исходным значениям. Отсюда для кругового процесса для всех функций состояния системы:

Δx = x2 - x1 = 0

Важнейшей функцией состояния системы является внутренняя энергия.

«Во всех случаях круговых процессов, когда из теплоты появляется работа, тратится пропорциональное полученной работе количество тепла, и, наоборот, при затрате той же ра-боты получается то же количества тепла».