химический каталог




Общая и неорганическая химия. Часть 3

Автор Ю.М.Коренев, В.П.Овчаренко

,,.

Чем больше членов, тем точнее описывается зависимость теплоемкости от температуры. Коэффициенты а, Ь, с для каждого вещества свои и определяются экспериментально. Площадь под

кривой на рисунке 1 равна теплоте, которую надо добавить к А/Н^,

чтобы получить значение энтальпии образования при любой температуре. Математически эта площадь равна определенному интегралу, и расчетная формула выглядит так:

ил 1кип. 1

А,Нт = Ьн0+ \CKdT+ АтЯ°+ |сжО Г Т

Например, для реакции:

K + iN2+2"°2 = KN03

при расчете ЛуЯ° для Т выше Тш калия необходимо учитывать

энтальпию плавления металлического калия.

Если соединение претерпевает полиморфные превращения, то необходимо учитывать и теплоты этих переходов.

Подставив в уравнение [13] уравнение [15], получим выражение для пересчета энтальпий реакций от одной температуры к другой:

АгЯ^^«/^/Я2°98,+ lcpJdt)-^n^AfH^j+jcpJd^ =

т

298

Первая разность, согласно уравнению [13], представляет энтальпию реакции при Г=298К, а вторая — изменение теплоемкости в результате реакции:

Л,С„ = У щС.-У пСп

г р / ' 1 р>1 / ' J P>J

При расчете АГСР также необходимо учитывать изменение теплоемкости при фазовых превращениях простых веществ, если в расчетном интервале температур они претерпевают фазовые переходы.

Из уравнения [16] получим выражение закона Кирхгофа для химической реакции:

т

АгН%=АгНш+ j^Cpdt

298

§ 1.4. Второй закон (начало) термодинамики

Ограниченность первого начала термодинамики заключается в том, что оно не определяет направления обмена тепловой энергией между телами. Первое начало не запрещает переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому. Суть второго начала состоит в том, что оно определяет направление самопроизвольного протекания процессов, в том числе и химических реакций.

Самопроизвольным называется процесс, который протекает самостоятельно без воздействия внешних факторов.

Например, если соединить два сосуда — заполненный газом и пустой, то газ самопроизвольно заполнит весь объем. Взаимодействие металлического натрия с водой при н. у. также происходит самопроизвольно. Обратные процессы можно осуществить, оказав внешнее воздействие. Для исследователя необходимо иметь критерий, с помощью которого можно было бы предсказать направление самопроизвольного протекания процесса.

Существует еще одна функция состояния, которая с учетом первого начала термодинамики позволяет предсказать направление протекания процесса в изолированных системах. Такой функцией состояния является энтропия (S).

Интерпретировать энтропию можно как с точки зрения макроскопического состояния системы, так и с точки зрения микроскопического.

§ 1.4.1. Определение энтропии с позиций классической

термодинамики

Если рассматривать систему в целом, то в обратимом процессе, протекающем при постоянной температуре, изменение энтропии будет равно:

АО Qo6p.

Для необратимого процесса это равенство превращается в неравенство:

т

Поскольку энтропия является функцией состояния, то ее изменение не зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое, а определяется только значениями энтропии для системы в исходном и конечном состояниях. Размерность энтропии [5]=Дж/моль-К.

Существует много формулировок второго начала термодинамики. Приведем одну из них.

В изолированной системе самопроизвольно протекают только те процессы, которые сопровождаются увеличением энтропии.

В самопроизвольном процессе А5'> 0;

в равновесном процессе AS=0;

в не самопроизвольном процессе AS< 0.

В случае изотермического процесса для идеального газа изменение внутренней энергии равно нулю, отсюда, согласно уравнению [3]:

бобр. '-^расшир.

А

Л расшир.

V2

.=- jpdV

Ух

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, получим:

V2

^расшир. \RT ^— RTin-^

Скомбинировав выражения [19], [21] и [23], получим для изменения энтропии в изотермическом процессе расширения одного моля идеального газа:

AS=R\n —. У\

Из определения Ср и уравнений [19] и [18] можно получить зависимость изменения энтропии от температуры:

т

ArS° = ArS$ + j^dT о

или в частном случае, если АСР не зависит от температуры:

AS=ACP- ln^.

Т

§ 1.4.3. Статистическая интерпретация понятия энтропии

Больцман вывел соотношение, связывающее абсолютную энтропию с числом микроскопических состояний системы, соответствующих данному макроскопическому состоянию (или термодинамической вероятностью):

S=k-\nW,

где

к= — = 1,38- \0-23Дж-К-1 —

постоянная Больцмана, ?aW— число микроскопических состояний системы.

Макроскопическое состояние включает в себя множество микроскопических состояний. Их число для различных систем может подсчитываться по-разному. По Больцману макроскопическое состояние определяется количеством частиц на каждом энергетическом уровне. Частицы имеют свой номер, а полная энергия системы постоянна. Микроскопические состояния отличаются друг от друга распределением частиц по уровням энергий. Например, система из трех молекул, которые распола

страница 6
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия. Часть 3" (164Kb)


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

 

 

Реклама
уличные стенды для церквей
дерматовенеролог каховка
мюзикл анна каренина где идет
принадлежности для дома

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
(04.12.2016)