Энергия не возникает и не исчезает, а переходит из одного вида в другой в строго эквивалентном количестве

Понятия и обозначения в термодинамике

Термодинамическая система обладает внутренней энергией U, которую составляет сумма энергий молекул, атомов, их ядер и электронов, энергий взаимодействий между ними. Численно посчитать ее нельзя, но можно определить ее изменение ΔU = U₂ - U₁.

Работа А – способ передачи энергии, обусловленный действиями над макротелами.

Тепловой эффект Q химической реакции – количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при протекании химической реакции.

Химическая термодинамика - раздел физической химии, рассматривающий зависимости термодинамических свойств веществ от их состава и агрегатного состояния.

Химическая термодинамика включает в себя термохимию, учение о химическом равновесии и свойствах электролитов, теорию электродных потенциалов.

Химическая термодинамика базируется в основном на первом и втором началах (законах) термодинамики.

Первое начало термодинамики следует из закона сохранения энергии и вещества. Оно дает возможность определения тепловых эффектов процессов.

Второе начало термодинамики позволяет определить возможность и направление самопроизвольного протекания процессов.

Первый закон термодинамики - один из фундаментальных законов природы.

Он указывает на невозможность совершения работы A без соответствующей затраты теплоты Q из окружающей среды, т.е. на невозможность создания вечного двигателя первого рода.

Его математическое выражение:

Q = ΔU + A

означает, что теплота Q, подведенная к системе извне, расходуется на совершение работы А или на увеличение внутренней энергии системы ΔU.

Если в т/д системе скорости прямых и обратных реакций равны, то состояние системы равновесное. Если же скорости не равны, то состояние системы неравновесное. Если скорости прямых и обратных реакций не равны, но постоянны в течение некоторого времени, то состояние системы можно охарактеризовать как неравновесное стационарное.

Организм здорового человека – открытая термодинамическая система, находящаяся в неравновесном стационарном состоянии. Это справедливо в отношении каждого отдельного органа, ткани или клетки. При заболевании нарушается стационарность живого организма как т/д системы.

В живом здоровом организме поддерживаются постоянные давление и температура, поэтому все процессы протекают в изобарно-изотермических условиях.

В процессе жизнедеятельности любая система совершает работу А, на которую расходуется либо энергия, поступившая извне – теплота Q, либо часть внутренней энергии системы ΔU. Часть внутренней энергии системы, которая может использоваться на совершение работы, называется свободной энергией или энергией Гиббса ΔG.

В организме человека величина Q соответствует суточной калорийности питания.

Химический процесс характеризуется либо выделением тепла (экзотермическая реакция), либо поглощением тепла (эндотермическая реакция). Мерой теплоты системы при постоянном давлении является энтальпия H. Изменение теплоты реакции – это изменение энтальпии (ΔH). Если система теряет тепло (экзотермическая реакция), то ΔH является отрицательной величиной, т.к. тепло уходит из системы во внешнюю среду. Если система поглощает тепло (эндотермическая реакция), то ΔH – положительная величина, т.к. теплота (энтальпия) увеличивается.

В организме человека изменение энтальпии ΔH соответствует величине теплообмена при постоянной температуре. Например:

Так связаны между собой теплота Q и энтальпия H: ΔH = - Q.

В ходе химических реакций в системе может увеличиваться или уменьшаться число молекул, может изменяться агрегатное состояние веществ, т.е. степень беспорядка в системе может увеличиваться или уменьшаться. Мерой беспорядка (хаоса) является энтропия S. Изменение энтропии ΔS может быть оценено качественно и количественно. Например, появление газообразных продуктов в системе – признак увеличения энтропии, а уменьшение числа молекул в ходе реакции – признак уменьшения энтропии. Любая т/д система стремится занять состояние с максимальной энтропией (мера необратимого рассеивания энергии). Поэтому т/д состояния самопроизвольно меняются только в сторону роста энтропии.

Дата добавления: 2014-01-05