химический каталог




Анорганикум Том 1

Автор Г.Блументаль, 3.Энгельс, И.Фиц, В.Хабердитцль и др.

едыдущих главах при изложении термодинамики всегда рассматри' вался ансамбль многих молекул, т. е. была принята макроскопическая точ* зрения, В основу изучения систем были положены основные законы термоД1*' иамики, которые характеризуют энергетический баланс (I закон) и определи'0 направление протекания химической реакции (II закон). Существенное зна* чение имели и представления о функциях состояния системы. Во никает вопрос: как термодинамические функции состояния связаны с энерг<" тнческими характеристиками отдельной молекулы, т. е. как свойства системы р целом выявляются из свойств отдельных молекул? Очевидно, свойства Бсей системы не могут быть просто суммой свойств составляющих ее частиц, так как взаимодействие между ними обусловливает появление качественно новых свойств. В то время как энергия в различных видах, характерных для отдельной молекулы, вносит вклад во внутреннюю энергию системы, понятие «энтропия» не имеет смысла для отдельной молекулы, так как она появляется как результат статистического поведения системы, состоящей из огромного количества молекул.

Задача статистики и разработанных на ее основе методов состоит в том, чтобы из свойств составляющих систему молекул сделать выводы о свойствах системы в целом. Она представляет собой как бы мост между микроскопическими и макроскопическими методами изучения природы. В классической механике свойства, иначе говоря параметры, тела характеризуются его начальными координатами и их изменением во времени. В статистической механике вследствие большого числа частиц и их беспорядочного движения начальные условия неизвестны, а число уравнений для описания системы таким способом слишком велико. Поэтому в статистике используются методы теории вероятности.

Среди статистических теорий в химии наиболее широко используется классическая статистика Больцмана. Лишь поведение электронного газа в твердых телах нельзя описать с помощью этой статистической теории. Тем не менее при обсуждении свойств систем, содержащих множество молекул, используются уже введенные ранее представления (гл.6) квантовой механики, так как в первую очередь наша цель состоит в том, чтобы показать, как через параметры, определяющие энергию молекулы (поступательного, вращательного, колебательного движения), можно выразить термодинамические свойства всей системы (причем энергетические характеристики задаются как решения уравнения Шрёдингера).

27.1. Термодинамическая вероятность и энтропия

Макросостояние системы, состоящей из многих частиц, однозначно определяется приведенными в предыдущих главах уравнениями термодинамики, в которые входят параметры состояния, поддающиеся непосредственному измерению (например, если речь идет о газе — это объем, давление и температура). Однако, как уже было отмечено, невозможно установить значения этих параметров, зная скорость и координаты молекулы. Координаты молекулы в пространстве и ее скорость (импульс) постоянно меняются. Если было бьг возможно в некоторый момент времени зафиксировать эти координаты, то удалось бы установить микросостояние системы. Разумеется, это практически невозможно. Поэтому следует сделать вывод о том, что макросостояние системы реализуется как огромное количество микросостояний, которые отличаются координатами и скоростями движения отдельных молекул. Число микросостояний, соответствующее макросостоянию, называется термодинамической вероятностью W. Очевидно, речь идет о термодинамической вероятности, которая представляет собой большую величину, в отличие от математической вероятности, которая по определению равна отношению числа Благоприятные событий ко всему количеству возможных событий и может Меняться от 0 до 1. Однако методы теории вероятности применимы и к тер-м°ДИнамической вероятности. Так, например, общая вероятность некоторого числа независимых отдельных событий, происходящих с вероятностью W, равнаГ = П *i (366)

* Уравнение (366) можно пояснить на примере бросания двух играль-Ых костей. Вероятность выбросить какое-либо определенное число при бро19f

292

Химическая термодинамика

Статистическая термодинамика

293

Известно, что физико-химические системы стремятся прийти в состояние с максимальной вероятностью его осуществления, что эквивалентно равновесию системы. Вернемся к уже рассмотренному примеру о самопроизвольном перемешивании двух газов (разд. 22.12, рис. Б 23). Такой самопроизвольный процесс сопровождается увеличением энтропии системы В состоянии равновесия энтропия достигает максимального значения (разд. 22.1.2). Связь между вероятностью и энтропией системы была установлена Больцманом [уравнение (246)]*:

5 = ?1пГ (367)

Уравнение (367) связывает вероятность с термодинамической функцией состояния — энтропией; далее прежде всего следует установить, каким образом в наиболее доступной форме можно выразить вероятность системы многих молекул, учитывая их свойства и параметры Для этой цели имеет смысл все так называемые фазовые пространства, включающие все молекулы системы, разделить на некоторые подпростр

страница 105
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257

Скачать книгу "Анорганикум Том 1" (8.12Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
настроить домашний кинотеатр мастер
atm 2 i
чартова дюжина концерт в олимпийском
кровать аскона изабелла с подъемным механизмом

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(15.12.2017)