химический каталог




Анорганикум Том 1

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

ым случаем более общего уравнения (244а) при Т = const. Кроме того, из уравнении (244а) и (2446) можно определить зависимость энтропии от температуры для изохор-ного и изобарного процесса (w=oonst, p = const):

AS = Sa-S1 = C0(p)-ln-=,r- (245)

Пример. 1 моль переохлажденной воды изотермически замерзает при температуре —10°С. Рассчитать изменение энтропии системы, изменение энтропии внешней среды, а также составить суммарный баланс изменений энтропии в системе и внешней среде.

НаО (жидк. при —10 °С)

Решение. В данном случае происходит необратимый процесс (лед при —10СС не может самопроизвольно растаять). Как уже упоминалось, изменение функции состояния для необратимого процесса можно вычислить, разделив его на ряд обратимых стадий. Рассмотрим следующие стадии и с no-j мощью уравнения (245) найдем изменения энтропии:

273

AS2

Н20 (жидк. при 0°С) К,С (тв. при 0°С) —»- Н20 (тв. при 0 °С) Н20 (тв. при —10 °С)

Н,0 (жидк. при 0°С) ASX = Сж

AS3 = Ств, In

AQ Г

273

Теплота плавления при 0 °С равна 334,8 Дж/г; удельная теплоемкость воды 4,185 Дж-г-1-К-1; удельная теплоемкость льда 2,093 Дж-г-1-К-1.

Суммарное изменение энтропии системы складывается из изменений энтропии отдельных обратимых стадий:

273

AS= 18 г/моль-4,185 Джт-К-'-г.ЗОЗ Ig-jgJ" +

18 г/моль-(—334,8 Дж/г1 263

+ ' 273К + 18 г/моль-2,093 Дж.г"1-К"1-2,303-23- =

= 2,8— 22,1 — 1,42 = —20,72 Дж-моль-'-К-1

AS=—20,72 Дж-моль-'-К-1 (такое изменение энтропии соответствует случаю 6 в гл. 22.1).

Для расчета изменения энтропия внешней ореды следует предположить, что вода находится в тепловом контакте с большим резервуаром, имеющим температуру —10 °С. При замерзании воды происходит выделение теплоты (теплота плавления при —10°С равна 313,9 Дж/г), которая поглощается резервуаром без заметного изменения его температуры. Поэтому изменение энтропии внешней среды составляет

18 г/моль-313,9 Джт-'-К-' „, . „ , v ,

ASBH.cpejB = 263К = ' Дж-моль-К"1

Если рассматривать воду и внешнюю среду как единую систему, то суммарное изменение энтропии в этой системе составляет

ASo6nl = AS + AS„„ ср,,да = 0,78 Дж • моль"1 • К"1

С помощью уравнения (235) можно вычислить лишь изменение энтропии, и нельзя сделать никаких выводов о ее абсолютном значении. На основе измерений теплового эффекта реакций при постепенном понижении температуры Нернст установил так называемый тепловой закон (который рассматривают также как третий закон термодинамики): по мере приближения температуры к абсолютному нулю изменение энтропии стремится к нулю. Справедливость теплового закона достоверно подтверждена на опыте. Планк предложил считать энтропию любого вещества при абсолютном нуле равной нулю. Тем самым открывается возможность точно рассчитать энтропию любого вещества при любых температуре и давлении, воспользовавшись Уравнениями (244а) и (2446). Например, рассмотрим изменение энтропии воды в зависимости от температуры при постоянном давлении (рис. Б.22). При абсолютном нуле энтропия льда в соответствии с тепловым законом Нернста равна нулю. При возрастании температуры энтропия изменяется пропорционально Г3, при дальнейшем повышении температуры обнаруживается более сложная зависимость от Т. В точке плавления энтропия скачкообразно увеличивается на величину энтропии плавления. В интервале 0—100°С энтропия снова непрерывно увеличивается, а при 100"С обнаруживает скачок, равный энтропии испарения. При температуре ~100°С энтропия пара постепен240

Химическая термодинамика

Второй закон термодинамики

241

но увеличивается. Такой ход изменения энтропии характерен для большинства веществ. В физико-химических справочниках можно найти значения энтропии для различных веществ при 25 °С и нормальном давлении.

Статистическая термодинамика дает более глубокое истолкование понятия энтропии. Методами статистической термодинамики было выведено уравнение Больцмана, которое связывает энтропию с термодинамической вероятностью W состояния (разд. 27.1)

S = k\nW (246)

где k — константа Больцмана, W—число микросостояний, соответствующих одному макросостоянию. Под макросостоянием

Рис.

следует понимать обычное термодинамическое состояние системы, определяемое параметрами Т, р, v, п. Число микросостояний — это число возможных распределений частиц по группам, имеющим различные значения скорости и энергии. Очевидно, что одно и то же макросостояние системы соответствует огромному числу микросостояний. Статистическая механика разработала методы расчета этого числа W и тем самым в конечном счете методы расчета энтропии вещества при заданном состоянии. В соответствии со вторым законом термодинамики в изолированных адиабатических системах при протекании необратимых процессов энтропия увеличивается и стремится к максимальному значению. Если, например, молекулы газа занимают лишь половину предназначенного для них пространства, то в таком состоянии W не достигает своего максимального значения даже в том случае, если молекулы равномерно распределятся в пространстве. Это мож

страница 83
< 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
цветы срочная доставка москва
Рекомендуем фирму Ренесанс - купить деревянную лестницу в дом на второй этаж деревянную дешево цена - доставка, монтаж.
кресло престиж комплектующие
хранение вещей на время ремонта

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
(10.12.2016)