Енергія Гіббса та напрямок перебігу хімічних процесів

На перебіг хімічного процесу можуть впливати два фактори: ентальпійний та ентропійний. Оскільки кожна система намагається перейти у стан із найменшим запасом енергії, самовільний перебіг будь-якого процесу має супроводжуватись зменшенням ентальпії системи. Однак кожна система намагається перейти з більш упо­рядкованого у менш упорядкований стан, що супроводжується збільшенням ентропії. Тобто ентальпійний та ентропійний фактори протилежні за характером. З огляду на це можливість перебігу хімічного процесу визначається енергією Гіббса ( Δ G), яка враховує обидва фактори:

Ентальпія або теплоємність системи при ізобарному процесі відповідає тепловому ефекту ( Δ Н) хімічної реакції.

Задача 1. Чому дорівнює зміна внутрішньої енергії Δ U при випаровуванні 100 г води при 20° С, якщо не враховувати зміну об'єму рідини та вважати, що водяна пара є ідеальним газом? Пи­тома теплота пароутворення води q = 2445 Дж/г.

Розв'язання:

Для ізобарного процесу зміна внутрішньої енергії дорівнює:

де: U - зміна внутрішньої енергії; Q - теплота реакції; р - тиск водяної пари; Δ V— зміна об'єму водяної пари.

Теплоту реакції можна розрахувати за формулою:

Q = q*m = 2,445 кДж/г • 100 г = 244,5 кДж.

При сталій температурі р Δ V = Δ U, тому, враховуючи рівнянняМенделєєва-Клапейрона

отримаємо

Відповідь: 230, 97 кДж.

Дата добавления: 2014-10-23