Закону Бойля-Мариотта
Скачать 372.72 Kb.
|
Основы химической термодинамикиК изучению химических процессов следует подходить через ряд последовательных приближений. На первом этапе целесообразно рассмотреть лишь начальное и конечное состояния взаимодействующих тел, не учитывая путь, по которому протекает процесс, и развитие процесса во времени. Такой подход называется термодинамический. Для удобства изучения необходимо изолировать объекты исследования. Такая совокупность тел, выделенная из пространства, называется системой. Если между системой и окружающей внешней средой отсутствует массо- и теплообмен, то такая система называется изолированной. Если это условие не соблюдается, то система называется открытой. Если в системе возможен только теплообмен, то она называется закрытой. Состояние любой системы характеризуется определенными термодинамическими параметрами, к которым относятся температура (Т), давление (Р), объем (V), химический состав. Изменение хотя бы одного из параметров ведет к изменению состояния системы. Состояние системы можно представить в виде так называемого уравнения состояния: (Р, V, T) = 0 Поскольку для большинства реальных систем уравнение состояния в явном виде неизвестно, для термодинамического описания системы пользуются функциями состояния, которые могут быть однозначно определены через параметры Р, V и T. Значения этих функций не зависят от характера процесса, приводящего систему в данное состояние. К функциям состояния относятся: 1) внутренняя энергия системы (U); 2) энтальпия (теплосодержание) системы (Н); 3) энтропия (мера беспорядка) системы (S); 4) свободная энергия Гиббса (G); 5) свободная энергия Гельмгольца (F). Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии как правило в форме теплоты. Реакции, в которых теплота выделяется, называются экзотермическими, а реакции, идущие с поглощением теплоты, - эндотермическими. Так как выделение теплоты приводит к уменьшению теплосодержания системы, то Q = - H, где Q – количество теплоты, а H – изменение энтальпии системы. Таким образом, условием экзотермической реакции является Q > 0 или H < 0, а условием эндотермической реакции - Q < 0 или H > 0. Уравнение химической реакции, включающее величину теплового эффекта (энтальпии), называется термохимическим уравнением: 2Н2(г) + О2(г) = 2Н2О(ж) + 571,6 кДж или 2Н2(г) + О2(г) = 2Н2О(ж); H = 571,6 кДж Теплотой образования соединения называется количество теплоты, выделяемой или поглощаемой при образовании 1 моль соединения из простых веществ в их наиболее устойчивых модификациях. Так, теплота образования воды Hобр(Н2О) = 571,6/2 = 285,8 кДж/моль Теплота образования вещества, измеренная в стандартных условиях (Т = 298 К, Р = 101325 Па), называется стандартной теплотой образования и обозначается H0. Стандартная теплота образования простого вещества в его наиболее устойчивой модификации принимается равной нулю. Вычисление теплоты реакции по теплотам образования участвующих в ней веществ производится на основании закона Гесса: тепловой эффект химической реакции зависит только от состояния исходных и конечных продуктов и не зависит от того, через какие стадии реакция проходит. Тепловой эффект процесса равен сумме тепловых эффектов отдельных стадий процесса. Например, горение угля может протекать в одну стадию: С(тв) + О2(г) = СО2(г); H1 = 395,4 кДж, или через промежуточное образование оксида углерода (II): а) С(тв) + 1/2О2(г) = СО(г); H2 = 110,7 кДж, б) СО(г) + 1/2О2(г) = СО2(г); H3 = 284,7 кДж. Суммарная теплота, выделяемая в результате реакции, в обоих случаях одинакова: H1 = H2 + H3. Согласно следствию из закона Гесса, теплота реакции равна разности между суммами стандартных теплот образования конечных продуктов и исходных веществ. Например, для реакции MgO(тв) + CO2(г) = MgCO3(тв) H0реакции = H0(MgCO3) – [H0(MgO) + H0(CO2)] = = +115,6 – (– 602,0 – 395,4) = 1113,0 кДж. Стандартные теплоты образования веществ – табличные данные. Для протекающих в природе процессов известны две движущие силы – стремление перейти в состояние с наименьшим запасом энергии (H < 0) и стремление перейти в состояние наибольшего беспорядка (S > 0). Так как в химических реакциях обычно изменяются и энергия системы, и ее энтропия, то реакция протекает в том направлении, в котором суммарная движущая сила реакции уменьшается. В изобарно-изотермических условиях (при прстоянных давлении и температуре) общая движущая сила реакции называется энергией Гиббса: G = H – TS Отрицательное значение изменения энергии Гиббса (G < 0) является условием самопроизвольного протекания реакции. Температуру, при которой G = 0, называют температурой начала реакции. В этом случае ТG = 0 = H / S. Изменения энергии Гиббса и энтропии в химических реакциях аналогичны изменениям энтальпии (теплового эффекта) и определяются в соответствии со следствием из закона Гесса: Н0 = (Н0продуктов – Н0исх. в-в), G0 = (G0продуктов – G0исх. в-в), S0 = (S0продуктов – S0исх. в-в). СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА Понятие строения вещества складывается из следующих моментов: 1) строение атома; 2) строение молекул; 3) строение агрегатов молекул. |
Похожие:
 | Фз "О развитии малого и среднего предпринимательства в Российской Федерации", Федеральному закону от 25. 07. 2002 n 114-фз "О противодействии... |  | Извлечение из Комментария к Федеральному закону от 27. 07. 2004 №79-фз «О государственной гражданской службе Российской Федерации»,... |
| Российской Федерации, объединившихся на основе общности интересов в целях возрождения российского казачества, защиты его прав, сохранения... | | Использован материал «Комментария в Федеральному закону «Об исполнительном производств» и практике его применения» под редакцией... |
| Проблемы удовлетворения требований кредиторов по Закону о несостоятельности (банкротству) | | Федеральному закону от 19 мая 2010 г. №86-фз о правовом положении иностранных граждан |
| Федеральному закону от 25 июля 2002 г. №115-фз о правовом положении иностранных граждан | | Инструменты и механизмы реформирования госучреждений по Закону №83-фз от 08. 05. 10 |
| Огненная Библия, Антикризисная Философия Алхимии Трансгуманизма 21 Золотого века | | Алексеев В. И. канд юрид наук, ст науч сотрудник ст ст. 12, 23 26, 34, 35, 42 (в соавторстве с А. В. Бриллиантовым) |