- •1. Терминология,
- •2. Энергетика процессов
- •3. Критерии направленности процессов и равновесия
- •4. Химическое равновесие
- •1. Терминология, основные понятия и определения
- •1.1. Термодинамическая система
- •1.2. Термодинамические параметры
- •1.3. Термодинамический процесс и термодинамическое равновесие
- •1.4. Функции пути осуществления процесса и функции состояния
- •1.5. Химический процесс и химическая переменная
- •1.6. Модели идеальных систем в химической термодинамике. Реальные системы
- •2. Энергетика процессов
- •2.1. Первое начало термодинамики (постулат о существовании внутренней энергии)
- •2.2. Термодинамическая работа
- •2.3. Внутренняя энергия и теплота
- •2.4. Энтальпия
- •2.5. Взаимосвязь работы и теплоты с изменениями внутренней энергии и энтальпии в изопроцессах с участием идеального газа
- •2.6. Теплоёмкость
- •2.7. Фазовые переходы I рода
- •2.8. Зависимость теплоёмкости от температуры
- •Простых веществ
- •2.9. Зависимость внутренней энергии и энтальпии от температуры
- •2.10. Зависимость внутренней энергии, энтальпии и теплоемкости от давления
- •2.11. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химических реакциях
- •2.12. Экспериментальные методы определения тепловых эффектов химических реакций
- •2.13. Стандартные тепловые эффекты
- •2.14. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа
- •Температуры:
- •2.15. Интегрирование уравнения Кирхгофа
- •2.16. Зависимость энтальпии реакции от давления
- •3. Критерии направленности процессов и равновесия в системах постоянного и переменного составов
- •3.1. Второе начало термодинамики (постулат о существовании энтропии)
- •3 .1.1.С в о и ств а энтропии. Энтропия как критерий направленности самопроизвольных процессов и равновесия в изолированных системах
- •3.1.2. Связь энтропии с параметрами
- •3.1.4. Изменение энтропии при обратимых фазовых переходах I рода
- •3.1.5. Статистическое толкование энтропии. Уравнение б ольцма иа -Пл анка
- •3.1.7. Расчет абсолютных значений энтропии
- •Абсолютной энтропии
- •3.1.8. Изменение энтропии в химических
- •3.2. Критерии направленности процессов и равновесия в неизолированных системах
- •3.2.1. Объединенное уравнение первого и второго начал термодинамики
- •3.2.4. Зависимости энергии Гиббса и энергии Гельмгольца от основных параметров состояния
- •Веществ
- •Веществ
- •Веществ
- •Веществ
- •При наличии фазовых превращений
- •3.2.7. Уравнения г и б б с а-г е л ь м г о л ь ц а
- •3.2.8. Вывод уравнений для зависимостей термодинамических функций от давления и объема
- •3.2.9. О "сложности" преобразований при выводе уравнений химической термодинамики
- •Функций по параметрам состояния
- •3.3. Критерии направленности процессов и равновесия в системах переменного состава
- •3.3.1. Химический потенциал
- •3.3.2. Свойства химического потенциала
- •3.3.3. Химический потенциал моля идеального газа
- •3.3.4. Химический потенциал компонента смеси идеальных газов
- •4. Химическое равновесие
- •4.1. Химическое равновесие в смеси идеальных
- •4.2. Расчет стандартного химического сродства
- •4.3. Стандартное химическое сродство и термодинамическая константа равновесия как характеристики равновесного состояния
- •4.4. Химическое сродство как критерий направленности процесса
- •4.5. Зависимость константы равновесия от температуры
- •4.5.1. Дифференциальная форма уравнений изобары и изохоры химической реакции
- •4.6. Расчет термодинамической константы равновесия
- •4.6.1. Общая характеристика фонда справочных данных
- •4.6.2. Способы расчета термодинамической константы равновесия
- •4 . 7 . 1.Реа к ц и и в смесях газов.
- •Связь термодинамической константы равновесия с
- •Эмпирическими (концентрационными) константами
- •Равновесия:Кр', кх,кп,кс
- •4.7.2.Реакции в гомогенной конденсированной фазе (реакции в растворах)
- •4.7.3. Реакции в гетерогенных системах
- •4.8. Расчет состава равновесной смеси по величине термодинамической константы равновесия
- •4.8.1.Химическое превращение представлено единственным уравнением
- •4.8.2.Химическое превращение представлено двумя уравнениями
- •4.8.3. Множественные реакции
- •4.9. Влияние различных факторов на состав
1. Терминология, основные понятия и определения
1.1. Термодинамическая система
Термодинамической системой называют часть физического пространства, которая обособлена от окружающей среды реальной или воображаемой границей и образована совокупностью тел, находящихся в энергетическом и/или материальном взаимодействии.
Термодинамические системы могут быть классифицированы по ряду признаков и, в частности, по:
наличию или отсутствию в ней подсистем (фаз), разделенных внутренними поверхностями раздела;
числу образующих систему химических индивидуальностей (компонентов);
- характеру взаимодействия с окружающей средой в отношении обмена энергией и массой;
- возможности изменения химического состава или относительных количеств совместно существующих (сосуществующих) подсистем.
1. Терминология 13
[p# 14]
Если термодинамическая система, будучи обособленной от окружающей среды, не содержит никаких внутренних поверхностей раздела, она называется гомогенной. Примером гомогенной системы может быть газ или смесь газов в закрытом сосуде. Если же система включает несколько различных по своим свойствам частей или подсистем, то каждая из них будет отделена от другой поверхностью раздела. Термодинамические системы такого типа называются гетерогенными, а составляющие их части называются фазами. Примером гетерогенной системы может быть система, включающая кристаллы хлорида натрия, насыщенный раствор этой соли в воде и водяной пар, находящийся над раствором соли. Каждая фаза является гомогенной частью гетерогенной системы. Она характеризуется одинаковыми физическими и химическими свойствами в любой области пространства, принадлежащей данной фазе.
По числу образующих систему химических индивидуальностей (компонентов) системы подразделяются на однокомпонентные, двухкомпонентные (бинарные), трехкомпонентные (тройные) и многокомпонентные. Смесь азота и кислорода является примером бинарной системы, воздух - многокомпонентной. Трехфазная композиция «пар насыщенный раствор соли - кристаллы соли» является бинарной системой.
По характеру взаимодействия с окружающей средой различают изолированные, закрытые и открытые системы. В случае изолированных систем исключен обмен с окружающей средой массой и энергией. В закрытых системах возможен обмен энергией, но исключен обмен массой. В открытых системах нет ограничений по массо- и энергообмену с окружающей средой. Примером системы, приближающейся к изолированной, является плотно закрытый сосуд Дьюара (термос), заполненный смесью воды со льдом. К закрытой системе можно отнести тот же сосуд, но без вакуумной изолирующей оболочки. Наконец, открытая система соответствует сосуду без пробки и без теплоизолирующей оболочки.
По возможности изменения химического состава или относительных количеств совместно существующих (сосуществующих) фаз термодинамические системы подразделяются на системы постоянного и переменного составов. Примером систем постоянного состава, в которых отсутствуют изменения химического состава и фазовые превращения, может быть однокомпонентная однофазная система, образованная, скажем, одним молем газообразного гелия.
14
[p# 15]