1.3. Термодинамическая вероятность. Энтропия. 2-е и 3-е начала (законы) термодинамики.

1. Какие процессы называют самопроизвольными? Приведите примеры самопроизвольных процессов, в том числе химических реакций.

2. Почему условие  H < 0 не может быть критерием самопроизвольного течения химических реакций? Почему самопроизвольно протекают некоторые эндотермические реакции, например, растворение в воде солей KCl или NH₄NO₃? Что является движущими силами самопроизвольного процесса?

3. Сформулируйте 2-ой закон термодинамики для изолированных систем. Почему химические реакции обычно сопровождаются изменением как энтропии, так и энтальпии?

4. Что такое энтропия и как она связана с термодинамической вероятностью данного состояния? Приведите уравнение Больцмана и укажите, что означает в этом уравнении каждая из величин? Какова размерность энтропии?

5. Сформулируйте 3-е начало термодинамики (постулат М.Планка).

6. Является ли энтропия функцией состояния системы? Как можно рассчитать изменение энтропии химической реакции? Приведите пример. Что отличает энтропию от других термодинамических функций?

7. Приведите примеры реакций и процессов, при которых бы энтропия системы увеличивалась, уменьшалась или же оставалась без изменений. Как изменяется энтропия системы при изменении температуры и почему? Покажите эти изменения на диаграмме фазовых переходов воды из твердого состояния в газообразное.

1.4. Энергия Гиббса и направленность химических реакций

1. В каком направлении самопроизвольно протекают химические реакции? Что является движущими силами химического процесса?

2. Что является критерием самопроизвольного протекания реакции? Какие известны Вам две движущие силы процессов, протекающих в природе?

3. Сформулируйте понятие энергии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала). Что называют энергией Гиббса? Каким образом изменение этой величины ( G) указывает на термодинамическую возможность или невозможность самопроизвольного протекания процесса? Какое значение G определяет равновесное состояние системы?

4. Какую тенденцию системы (химической реакции) отражает энтальпийный фактор, а какую – энтропийный (т.е. каков их физический смысл)? Какая функция состояния системы дает количественную характеристику одновременного влияния того и другого факторов? Каким уравнением это выражается?

5. Всегда ли протекают реакции, для которых изменение энергии Гиббса отрицательно? При каких значениях  H и  S в системе возможны только экзотермические процессы? Почему в формуле для вычисления G⁰ перед энтропийным членом стоит знак минус? С какой целью в энтропийном члене изменение энтропии помножено на температуру?

6. Возможно ли самопроизвольное протекание прямой реакции, если: 1) при положительном значенииS а) H > 0, б) H < 0; 2) при отрицательном значении S а) H > 0, б) H < 0? Каково при этом влияние температуры? Проанализируйте предложенные варианты.

7. Как вычислить изменение энергии Гиббса реакции по термодинамическим характеристикам исходных веществ и продуктов реакции? Что такое cтандартная энергия Гиббса образования веществ? В каких единицах она измеряется? Чему равна энергия Гиббса образования простых веществ?

8. Что такое температура термодинамического равновесия? Как ее можно рассчитать?