Основные понятия термодинамики

Основные понятия химической термодинамики.

1. Основные понятия термодинамики.

2. Внутренняя энергия и энтальпия системы. Первый закон термодинамики. Тепловой эффект химической реакции.

3. Факторы, определяющие глубину и направленность химических реакций. Понятия об энтропии и энергии Гиббса. Второй и третий законы термодинамики.

4. Термодинамические представления о равновесном состоянии.

Химическая термодинамика изучает энергетические эффекты, сопровождающие химические процессы, зависимость их от условий протекания, вероятность самопроизвольного течения процесса, их направление и пределы.

Термодинамический подход к изучению систем состоит в том, чтобы мысленно изолировать объект исследования от окружающей среды, называемой термодинамической системой.

Система, лишенная возможности обмена веществом или энергией с окружающей средой и имеющая постоянный объём, называется изолированной или замкнутой.

Фаза – это часть системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами.

Различают гомогенные и гетерогенные системы.

Гомогенная система – это однородная система, имеющая одну фазу (воздух, любая газовая смесь и т.д.).

Гетерогенная система – это система, имеющая две или более фазы (насыщенный раствор с осадком, уголь в атмосфере воздуха).

Различают фазовые и химические превращения. При химических превращениях изменяется состав и свойства химических соединений. При фазовых превращениях не затрачивается состав и свойства химического вещества (плавление льда, превращение воды в пар и т.д.)

Совокупность термодинамических свойств системы называется её состоянием.

Величины, позволяющие определить состав системы, называются параметрами (состав, концентрация, давление, объём, температура).

Состав системы может быть равновесным и неравновесным.

Равновесное состояние – это такое состояние системы, которое с течением времени самопроизвольно не изменяется (т.е. без каких-либо внешних воздействий на систему её параметры остаются неизменными). Напротив, состав системы будет неравновесным, если параметры её изменяются во времени при отсутствии внешнего воздействия.

Равновесное состояние может быть устойчивым и ограниченным (метостабильное состояние), причём в ограниченном состоянии система стремится занять устойчивое состояние.

Переход термодинамической системы из одного состояния в другое, сопровождающееся изменением параметров системы, называется процессом.

Процесс, при котором термодинамическая система, пройдя через ряд промежуточных состояний, возвращается в исходное состояние, называется круговым процессом или циклом.

В зависимости от того, какие параметры системы при переходе её из одного состояния в другое, остаются постоянными, процессы делятся на:

- изотермические (Т = const),

- изохорические (V = const),

- изобарические (P=const),

- адиабатические (отсутствует теплообмен с окружающей средой).

Параметры системы дают возможность ввести переменные, позволяющие характеризовать состояние системы, следовательно, происходящие в ней изменения. Это термодинамические функции:

внутренняя энергия u,

энтальпия H,

энтропия S,

энергия Гиббса G.

Данные функции являются функциями состояния, т.е. их значения определяются только начальными и конечными параметрами системы и не зависят от пути перехода, по которому протекает процесс.

Дата добавления: 2014-11-16