2. Энтальпия (н).

Энтальпия - это часть внутренней энергии системы, которая может

совершить полезную работу. Из математической записи первого закона ТД выразим теплоту (Q):

Q=ΔE-W

Теплота расширения в изобарном процессе (р=const), выражается как:

W=-pΔV, где

ΔV - изменение объема системы, ;ΔV=V2-V1

Qр=ΔЕ+рΔ =(Е2+рV2) -(E1+pV1), где:

Qр - теплота изобарного процесса при р=const;

Е+рV=Н, т. е. энтальпия, => Qр=Н2-Н1=ΔН, т.о. ΔН=Qр

Энтальпия - это функция состояния системы, приращение которой равно теплоте, поступившей в систему, в изобарном процессе.

Т.к. ΔН=Qр, =>Δ Н=ΔЕ+рΔ V, [кДжмоль-¹]

Данное уравнение связывает приращение энтальпии и внутренней энергии системы. Для эндотермического процесса ΔН>0, а для экзотермического процесса ΔН<0 .

3. Энтропия (s).

Энтропия - функция состояния система, приращение которой (ΔS) равно минимальной теплоте (Q),поступившей в систему в обратимом изотермическом процессе, деленной на абсолютную температуру (Т), которой совершается этот процесс. Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной Т (Т=соnst).

ΔS=Qmin/T, где:

ΔS[Дж моль^-1 К^-1].

Энтропия связана с вероятностью состояния системы уравнением Больцмана.

S=Кв Inω, где:

K - постоянная Больцмана= R/N= 1.38 10-23 Дж К^-1

ω-вероятность состояния системы. Это число микросостояний которым может быть реализовано данное макросостояние. При абсолютном нуле прекращается колебательные движения частиц в узлах кристаллической решетки и макросостояние кристалла при этом обусловлено одним вариантом расположения частиц, т. е. ω=1 =>

S=Kв In1, а т.к. In1=0. то S=0.

Ростом энтропии сопровождаются такие самопроизвольные процессы, как испарение жидкости таяние льда, растворение веществ в растворителях, т.е. процессы, которые приводят к увеличению беспорядка в системе. Снижением энтропии сопровождаются кристаллизация веществ, реакции полимеризации, поликонденсации, т.е. процессы, которые приводят к увеличению упорядоченности в системе. Т.о. энтропия является мерой неупорядоченности системы.

4. Энергия Гиббса (g).

Энергия Гиббса - это часть потенциальной энергии реагирующих веществ, которая может быть использована для осуществления полезной работы.При протекании изобарно - изотермических процессов (р и t = const) приращение энергии Гиббса (ΔG) выражается следующим уравнением:

ΔG=ΔH-TΔS

Анализ уравнения:

1 Энтальпийный фактор. Определяет стремление системы снизить свою энергию за счет образования сложных частиц из более простых, при этом совершается полезная работа.

2 Энтропийный фактор. Определяет стремление системы к хаотичному, неупорядоченному состоянию, за счет распада сложных частиц на более простые и распределению их по всему объему системы. Величина ΔG служит критерием возможности самопроизвольного протекания процессов.

Процесс протекает самопроизвольно, если ΔG<0.

При ΔG>0, процесс самопроизвольно не протекает.

Если ΔG=0, то в системе установилось состояние равновесия.

Влияние энтальпийно-энтропийного факторов на величину ΔG при разных температурах:

1. При ΔG>0 , ΔS>0 , процесс протекает самопроизвольно только при высоких температурах.

2. При ΔG>0, ΔS<0 , процесс самопроизвольно не протекает ни при каких температурах.

3. При ΔG<0, ΔS>0, процесс самопроизвольно протекает при любых температурах.

4. При ΔG<0, ΔS<0, процесс самопроизвольно протекает только при низких температурах.

Процессы, при протекании которых энергия Гиббса снижается (ΔG<0) и совершается полезная работа, называются экзергоническими.

Процессы, при протекании которых энергия Гиббса увеличивается (ΔG>0) и совершается работа, называются эндергоническими.