Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Чтобы это понять, рассмотрим ещё одну функцию состояния, которую
Ввел в термодинамику Р.Клаузиус 9 при анализе к.п.д. тепловой машины. Оказалось, что для обратимых тепловых процессов, протекающих при Постоянной температуре, изменение некоторой величины S связано с количеством энергии, передаваемой в форме тепла ∆ QT следующим соотношением: ∆ S = ∆ QT/T Величина S является функцией состояния, поскольку, как оказалось, Зависит только от природы и параметров системы T, P и V и не зависит от Того, каким путем система приходит из начального в конечное состояние. 10 Эта функция имеет размерность Дж/ К и называется энтропией. Энтропия – экстенсивная функция состояния, поэтому для удобства Сравнения различных систем (а в химии системы различаются по составу) Чаще используется удельная характеристика – энтропия одного моля Вещества в системе, имеющая размерность Дж/(моль К). Обратим внимание вот на что. В правой части – строго фиксированная Температура. А потому передаваемое здесь тепло не изменяет среднюю Кинетическую энергию частиц в системе. Но что же тогда меняется? Поскольку тепло – это та часть кинетической энергии частиц системы, Которая связана исключительно с хаотическим движением, можно сказать, что понятие тепла выявляет особую качественную характеристику системы – Её хаотичность. А энтропия – количественная мера хаотичности системы. Лебедев Ю.А. Лекция 8 Осознание понятия термодинамической энтропии, количественно Характеризующей хаос, утвердила и сам хаос как одно из объективных Качеств окружающего нас физического мира, равнозначное таким его Характеристикам, как энергия, масса, объем, давление.11 К таким же выводам приводит и другой подход к определению Энтропии, который развил Л.Больцман,12 исходя из вероятностного подхода К описанию термодинамических систем. Больцман связал хаотичность с непредсказуемостью – чем более Хаотична система, тем более трудно предсказать ее конкретную структуру При заданном термодинамическом состоянии, т.е. при заданных параметрах. Например, для газов, указать конкретные координаты и импульсы всех Молекул в заданном объеме при определенных P,V,T. Он ввел и меру Сложности предсказания – термодинамическую вероятность W. Термодинамическая вероятность W – это число возможных Микросостояний системы, которые обеспечивают параметры данного Макросостояния. Больцман показал, что такая, вероятностная, трактовка хаотичности связана с энтропией по Клаузиусу соотношением: S = k*lnW где k – постоянная Больцмана (1,38*10-23 Дж/К), а W – Термодинамическая вероятность данного состояния. Вот пример связи S и W. Рассмотрим такой вопрос: сколькими Способами (взаимным расположением в пространстве и заданием Энергетического состояния) можно реализовать систему, содержащую 1 моль газообразного водорода при давлении 1,013*105 Па и температуре 298 К? Энтропия моля водорода при этих (стандартных) условиях равна 2 298 0 S H =130,59 Дж/(моль К). Расчет по формуле Больцмана дает: W ≅ exp (10000000000000000000000000) Вот таково число вариантов размещения в 22,4 литра пространства 6,02*1023 штук молекул водорода при стандартных условиях. Согласитесь, что это «стандартное состояние» весьма хаотично! Расчет изменения энтропии в конкретных процессах является хорошо Разработанным разделом термодинамики.13 После введения понятия энтропии оказалось, что в термодинамических Системах помимо Первого, существует и действует Вопрос Энтальпийный и энтропийный факторы, энергия Гиббса. Уравнение Гиббса. DG как критерий самопроизвольного протекания изобарно-изотермических процессов энтропия-функция состояния термодинамической системы , изменение которой в равновесном процессе равно отношению количества телоты , сообщенного системе или отведенного от неё , к термодинамической температуре системы , неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом знтропии,они приближабт систему к состоянию равновесия , в котором знтропия максимальна.это сущность второго закона термодинамики, оба закона термодинамики отразил немецкий физик Рудольф Клаузиус - энергия мира остается постоянной, энтропия стремиться к максимальному значению.Энтальпия-однозначная функция состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии и давлении,связана с внутренней энергией ,называют эту величину теплосодержанием системыПри постоянном давлении изменение энтальпии равно количеству теплоты ,подведенной к системе, в состоянии термодинамического равновесия энтальпия системы минимальна. Энтальпийный и энтропийный факторы. Процессы могут протекать самопроизвольно (ΔG<0), если они сопровождаются уменьшением энтальпии (ΔH<0) и увеличением энтропии системы (ΔS>0). Если же энтальпия системы увеличивается (ΔH>0), а энтропия уменьшается (ΔS<0), то такой процесс протекать не может (ΔG>0). При иных знаках ΔS и ΔН принципиальная возможность протекания процесса определяется соотношением энтальпийного (ΔH) и энтропийного (ТΔS) факторов. Если ΔН>0 и ΔS>0, т.е. энтальпийная составляющая противодействует, а энтропийная благоприятствует протеканию процесса, то реакция может протекать самопроизвольно за счет энтропийной составляющей, при условии, что |ΔH|<|TΔS|. Если, энтальпийная составляющая благоприятствует, а энтропийная противодействует протеканию процесса, то реакция может протекать самопроизвольно за счет энтальпийной составляющей, при условии, что |ΔH|>|TΔS|. Энергия Гиббса(изобарно-изотермический потенциал). Во многих случаях самопроизвольные процессы (процессы, происходящие без подвода энергии от внешнего источника) в природе протекают при наличии разности потенциалов, например, разность электрических потенциалов, обусловливает перенос заряда, а разность гравитационных потенциалов – падение тела. Эти процессы заканчиваются при достижении минимума потенциала. Движущей силой химических процессов, протекающих при постоянных давлении и температуре является изобарно-изотермический потенциал, называемый в настоящее время энергией Гиббсаи обозначаемый G. Изменение энергии Гиббса в химическом процессе определяется соотношением ΔG = ΔH –TΔS, где ΔG – изменение энергии Гиббса химического процесса; ΔH – изменение энтальпии химического процесса; ΔS – изменение энтропии химического процесса; Т – температура в Кельвинах. Уравнение (2.16) может быть представлено в следующем виде: ΔH = ΔG + TΔS. (2.17) Смысл уравнения (2.17) в том, что часть теплового эффекта реакции расходуется на совершение работы (ΔG), а часть рассеивается в окружающую среду (TΔS). Энергия Гиббса является критерием принципиальной возможности самопроизвольного протекания реакции. Если в ходе реакции энергия Гиббса уменьшается, то процесс может протекать в данных условиях самопроизвольно ΔG < 0. Процесс в данных условиях неосуществим, если ΔG > 0. Реакция является обратимой, т.е. может протекать и в прямом и в обратном направлении, если ΔG = 0 (термодинамическое условие химического равновесия). Эти соотношения применимы также к фазовым равновесиям, т.е. случаям, когда в равновесии находятся две фазы (агрегатных состояния) одного и того же вещества, например, лед и жидкая вода. Реальные процессы проводятся, как правило, в закрытых системах в изобарно-изотермических (р,Т=соnst) 8 вопрос Классификация химических реакций. Различают гомогенные и гетерогенные системы.Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы. Гетерогенной — система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства системы изменяются скачком. Экзотермические и эндотермические С +О2 = СО2 + Q и эндотермические реакции, протекающие с эндо-эффектом - поглощением энергии в форме теплоты (Q<0, ∆H >0): N2 +О2 = 2NО - Q. Такие реакции относят к термохимическим.
Вопрос |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 222. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |