Уравнение изотермы системы. Связь энергии Гиббса с химическим потенциалом компонентов реакции

Рассмотрим химическую реакцию, протекающую при постоянном давлении и температуре.

Объединенное уравнение I и II Закона Термодинамики

В общем случае, когда стехиометрические коэффициенты не равны единице, надо умножить на них:

Поэтому, в общем случае, количество вещества в момент равновесия будет определяться:

Переходя к объединенному уравнению I и II Закона Термодинамики:

В изобарно-изотермических условиях , следовательно

Переходя к конечным приращениям: .

В данном случае, под понятием суммы имеется в виду термодинамическая сумма, в которой слагаемые, отвечающие исходным веществам, берутся со знаком «-», а слагаемые, отвечающие продуктам, со знаком «+». Данное выражение содержит величину , то есть число пробегов химической реакции, или степень завершенности химической реакции.

величина , как число пробегов химической реакции, может быть любым неотрицательным числом. Величина будет являться таковой, если начальное количество веществ больше стехиометрических коэффициентов:

Величина , как степень завершенности химической реакции лежит в интервале [0;1]. Данный случай реализуется, когда . В этом случае, если , реакция идет в прямом направлении; если , реакция находится в состоянии равновесия.

Если , с точки зрения термодинамики не имеет физического смысла, однако при расчете некоторых химических равновесий может показывать, что процесс идет в обратную сторону.

Критерием направленности процессов в системах с переменным составом должно оставаться изменение энергии Гиббса (), однако , поэтому критерием направленности служит :

1. Если , следовательно (не самопроизвольный процесс)

2. Если , следовательно (самопроизвольный процесс)

3. Если , следовательно (система находится в состоянии равновесия)

Очевидно, что расчет термодинамической суммы химических потенциалов прямыми методами не возможен, поэтому расчет изменения в закрытых системах с переменным составом проводится косвенными методами!

Дата добавления: 2013-12-12