- •1. Основные понятия термодинамики
- •2. Первый закон термодинамики
- •Первое следствие. Энтальпия реакции равна разности алгебраической суммы энтальпий образования всех продуктов реакции и алгебраической суммы энтальпий образования всех исходных веществ:
- •Второе следствие Энтальпия прямой реакции численно равна энтальпии обратной реакции, но с противоположным знаком:
- •3. Понятие о самопроизвольных процессах. Энтропия
- •4. Второй закон термодинамики.
- •Биохимические реакции
- •5. Принцип энергетического сопряжения биохимических реакций
- •6. Особенности термодинамики биохимических процессов в равновесных и стационарных состояниях. Понятие о гомеостазе
- •Заключение
- •Контрольные задания
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Типовые тестовые задания
- •Контрольные тестовые задания
- •Список литературы
- •Стандартные энтальпии образования, энтропии и энергии гиббса образования некоторых веществ при 298 к (25 оС)
- •Содержание
Заключение
Основные положения, следующие из законов термодинамики:
развитие системы происходит под влиянием двух тенденций - стремления к минимуму энергии и к максимуму энтропии;
экзэргонические реакции в организме протекают самопроизвольно, так как ΔGр < 0;
эндэргонические реакции требуют подвода энергии, так как Gp > 0;
состояние равновесия в обратимых процессах с позиции термодинамики характеризуется ∆= 0 и является энергетически самым выгодным, так как=min;
биологические системы в стационарном состоянии характеризуются S/Δτ → min, а в соответствии с законом сохранения S + I = const для живых систем должна быть справедлива закономерность Δ I/Δτ → max (в пределах соблюдения приведённого закона сохранения). При этом биологические системы организма далеки от состояния равновесия, что позволяет им оптимизировать свои характеристики и эволюционировать во времени.
Законы биохимической термодинамики дают биологу, врачу и экологу ключ к пониманию энергетической стороны биохимических реакций в организме, процессов эмбриогенеза, регенерации и старения тканей, аналогичных процессов, протекающих в биосфере, а также дают возможность регулировать эти процессы осуществлением профилактических или исправляющих (лечебных) мероприятий.
Контрольные задания
Вариант 1
При сгорании 1 л ацетилена C2H2 выделяется 58,0 кДж теплоты. Вычислите стандартную энтальпию реакции горения ацетилена ?
При каком соотношении ∆H и T∆S системы находятся в равновесии ?
Вариант 2
Вычислите тепловой эффект реакции восстановления 1 моля оксида железа (III) алюминием.
Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для процесса:
а) CO2(к) CO2(г)
б) 2NH3(г) N2(г) + 3H2(г)
в) 2H2S(г) + 3O2(г) = 2SO2(г) + 2H2O(ж)
г) 2CH3OH(г) + 3O2(г) = 2CO2(г) + 4H2O(г)
Вариант 3
Пользуясь табличными значениями стандартных энтальпий образования, определите изменение стандартной энтальпии реакции
CaO + CO2 = CaCO3
Почему при растворении в воде хлорида калия KCl энтропия увеличивается, а при растворении газообразного диоксида углерода CO2 – уменьшается ?
Вариант 4
Что является термодинамическим критерием химического равновесия системы:
а) ∆Hо = 0 б) ∆Gо < 0 в) р = const г) ∆Gо = 0
Определите теплоту образования оксида азота (I), исходя из уравнений реакций:
C + 2N2O CO2 + 2N2, ∆Hо = 556,9 кДж;
C + O2 CO2, ∆Hо = 393,7 кДж.
Вариант 5
В каком случае возможно самопроизвольное протекание химической реакции при стандартных условиях, если ∆Hо >> T∆Sо:
а) ∆Hо > 0 , ∆Sо < 0 б) ∆Hо > 0 , ∆Sо < 0
в) ∆Hо < 0 , ∆Sо > 0 г) ∆Hо < 0 , ∆Sо < 0
Дайте подробный ответ.
Чем отличаются термохимическая и термодинамическая системы знаков для тепловых эффектов процессов и почему ?
Вариант 6
Исходя из теплот образования жидкой воды и водяного пара, определите теплоту испарения воды.
Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции
CuO(к) + C(графит) Cu(к) + CO(г)
Вариант 7
Вычислите стандартную энтальпию образования метилового спирта, исходя из следующих данных:
H2(г) + 1/2 O2(г) = H2O(ж), ∆H0 = 285,8 кДж;
C(гр) + O2(г) = CO2(г), ∆H0 = 393,7 кДж;
CH3OH(ж) + 3/2 O2(г) = CO2(г) + 2 H2O(ж) , ∆H0 = 715,0 кДж.
Может ли протекать реакция самопроизвольно при положительном изменении энтальпии и изменении энтропии ?
Вариант 8
Теплота образования октана C8H18 равна 199,28 кДж/моль. Определите теплоту сгорания 1 кг октана.
(Образующуюся при сгорании воду считать жидкой).
Какую информацию о веществе можно получить, используя значение энергии Гиббса ?
Вариант 9
Рассчитайте термодинамические характеристики процесса термического разложения карбоната кальция СаСО3.
Почему в формуле для вычисления ∆G перед энтропийным членом стоит знак минус ?
Почему энтропийный фактор выражается произведением изменения энтропии на температуру ?
Вариант 10
При нейтрализации гидроксида натрия, какой массы хлороводородом по реакции
NaOH(к) + HCl(г) = NaCl(к) + H2O(ж)
выделяется 352,9 кДж теплоты ?
Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции
2 SO2(г) + O2(г) 2 SO3(г).
Вариант 11
Рассчитайте, является ли реакция
Al2(SO4)3(к) = Al2O3(к) + 3SO3(г)
экзо- или эндотермической.
Определите, рассчитав S, возможность протекания реакции
2C(графит) + H2(г) = C2H2(г)
Вариант 12
Определите знаки ∆Hо, ∆Sо и ∆Gо для реакции
AB(к) + B2(г) AB3(гр),
протекающей при 298 К в прямом направлении.
Будет ли ∆Gо возрастать или убывать с ростом температуры ?
Для реакций
Н2(г) + О (г) = Н2О(г) (1)
Н2(г) + 1/2О2(г) = Н2О(г) (2)
2Н(г) + О (г) = Н2О(г) (3)
укажите правильное соотношение стандартных изменений энтальпий:
а) <<б)>>