химический каталог




Составление химических уравнений

Автор А.А.Кудрявцев

олекул, атомов, ионов и образующих их частиц. Она включает не только внутреннюю энергию отдельных тел, но и энергию межмолекулярного взаимодействия, т. е. поверхностную энергию. Внутренняя энергия системы V равна свободной энергии F (или изотермически полезной внутренней энергии) плюс связанная энергия TS (изотермически бесполезная внутренняя энергия).

Энтропия (от греческого «превращение») — одна из термодинамических функций, характеризующих состояния и возможные изменения состояний, материальных систем. Каждому состоянию системы соответствует определенное значение энтропии.

Статистическая термодинамика показывает, что энтропия может рассматриваться как сумма составляющих, относящихся к различным формам движения частиц. Энтропия системы является мерой ее связанной энергии. Следовательно, вычислив при данных условиях разность энтропии

AS = S2 — S1,

где S2 — энтропия конечного состояния системы, Sx — энтропия начального ее состояния, можно определить, в каком направлении возможен переход системы из начального состояния в конечное, или, наоборот, из конечного в начальное.

Если AS = S2 — Sx^> О, то возможен переход системы из начального состояния в конечное, так как это отвечает возрастанию энтропии системы; если AS = S2 — Sx < 0, то возможен переход системы из конечного состояния в начальное; если AS = S2 — — Sx = 0, то система находится в равновесии (энтропия не изменяется).

Изменение свободной энергии F для процессов, совершающихся при постоянной температуре, определяется соотношением:

AF — AU — TAS. (2)

Равенство (1) показывает, что при изотермическом переходе системы из состояния, в котором свободная энергия имеет значение Flt в состояние со значением F2t системой совершается макроскопическая работа A ^Ft~F2 или А = Fx — F2 = — (F2 — FJ = — A F.

Знак неравенства относится к необратимым процессам, а знак равенства к обратимым.

Убыль функции F в соответствии с уравнением (2) равна максимальной работе, совершаемой системой при условии, что в ней имеет место обратимый изотермический процесс, т. е. — AF = А'макс, где Л макс — максимально полезная или внутренняя работа.

Изменение AF не зависит от пути, а лишь от начального и конечного состояний системы.

Физический смысл понятия «свободная энергия» состоит в том, что макроскопическая работа при изотермическом процессе определяется не разностью внутренних энергий, а разностью свободных энергий, в силу того, что при изотермическом процессе необходим дополнительный обмен энергией между системой и средой для поддержания постоянной температуры в системе.

Из уравнения (1) имеем:

U = F + TS,

откуда следует, что изохорный потенциал представляет собой такую часть внутренней энергии системы, которая превращается в работу при изохорно-изотермических процессах. Часть внутренней энергии системы TS не превращается в работу и называется связанной энергией системы. Таким образом, чем больше энтропия системы, тем больше связанная энергия, тем меньше изохорный потенциал, а значит меньше работоспособность системы.

Величина F является функцией состояния, изменение которой позволяет решить вопрос о направлении самопроизвольного процесса, протекающего при постоянных объеме и температуре.

В изолированных системах при постоянном объеме и температуре могут протекать только те самопроизвольные процессы, которые сопровождаются уменьшением F (когда при самопроизвольном переходе системы из одного сбстояния в другое при любых условиях она совершает работу против внешних сил). Так, для любого процесса AF < 0, если при постоянных объеме и температуре процесс идет в прямом направлении; AF^>0, если при тех же условиях процесс идет самопроизвольно в обратном направлении, и AF — 0, если система находится в равновесном состоянии.

Абсолютная величина разности AF — F2 — Fx характеризует термодинамические возможности процесса при V и Т = const.

Изобарно-изотермический потенциал Z, применяющийся при рассмотрении процессов, происходящих при постоянной температуре и давлении, проще называют изобарным потенциалом, свободной энергией Гиббса или свободной энтальпией*. Он определяется уравнением:

Z = H — TS, (4)

где и — энтальпия системы (тепловая функция Гиббса) — функция состояния вещества, определяемая равенством:

Н = U -f- pv,

где р — давление, v — объем рассматриваемой системы. Как и внутренняя энергия, энтальпия является параметром состояния, т. е. ее изменение определяется заданными начальным и конечным состоянием системы. Этот параметр оказывается особенно ценным при рассмотрении изобарных процессов.

Изменение Z для процессов, происходящих при постоянной температуре, определяется соотношением:

AZ — AU — TAS. (5)

* См. В. А. К и р е е в. Курс физической химии. Госхимиздат, М., 1955; Л. А. Николаев, В. А. Тулупов. Физическая химия. «Высшаи школа», М., 1967.

Убыль функции Z в соответствии с уравнением (5) равна максимальной работе обратимого изотермического изобарного процесса за вычетом работы против внешнего давления, т. е. — AZ = ЛмаксУравнение (4

страница 63
< 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

Скачать книгу "Составление химических уравнений" (2.39Mb)


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

 

 

Реклама
обучение профессии холодильщик
ШТК-СП-48.6.12-44АА-9005
наутилус помпилиус 2017 ujl neh
концерт уфы афиша август

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
(24.09.2017)