1Термодинамиканың негізгі түсініктері. Термодинамиканың бірінші бастамасы
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
| Гиббс энергиясын есептеу.
Сонымен химиялық реакция барысына ішкі энергияның (энтальпия) ΔН азаюы және энтропияның ΔS көбеюі әсер етеді екен. Бұл екі шаманы бір өлшеммен алу керек. Алайда, ΔН өлшеуі кДж/моль, ал ΔS – тікі кДж/моль, сондықтан ΔS – ті температураға көбейтеміз, сонда ΔН – энтальпиялық , ΔS – энтропиялық фактор деп аталады. Жүйенің ішкі энергиясы екі бөліктен тұрады: жұмысқа айналатын бос энергия; процесс кезінде жұмысқа айнала алмайтын бос энергия. Р – соnst және Т = соnst болға жағдайлардағы бос энергия изобарлы – изотермиялық потенциал немесе Гиббс энериргиясы деп аталады. Оны G әрпімен белгілейді. Табиғатта энергия жұмсалмай тек бос энергия – Гиббс энергиясы төмендейтін процестер ғана өз бетімен жүреді. Егер ΔG < 0 болғанда процесс өз бетімен жүреді. ΔG > 0 процесс өз бетімен жүрмейді. ΔG = 0 жүйе тепе – теңдік жағдайда болғанда. Гиббс энергиясы, энтальпия, энтропия және температура мынадай байланыста: немесе
Термодинамикада аса көп таралған мынадай бес сипаттамалық функция белгілі: ішкі энергия (U); энтальпия (Н); энтропия (S); изобара-изотермалық потенциал (G); изохора- изотермалық потенциал (F). Мұндағы энтпропиядан басқаларын термодинамикалық потенциал деген жалпы атпен айтуға болады. Олардың бірінші- изохора – изотермалық потенциал, оны Гельмгольц энергиясы немесе еркіндік энергиясы дейді: F=U – TS Келесі термодинамикалық функция – изобара – изотермиялық потенциал, оны Гиббс энергиясы немесе еркіндік энтальпиясы дейді. G= U- TS + PV Гельмгольц және Гиббс энергияларын пайдаланып изотермалық процестегі термодинамикалық өлшемге энтропияны еңгізбеуге болады, сондай-ақ қайтымды процестерді жүргізгенде алынатын жұмысты функциялардың температура мен көлемі немесе температура мен қысымы тұрақты кезіндегі өзгерістеріне сәйкес атқаруға болады. Гиббс- Гельмгольц теңдеуі. Қайтымды химиялық реакциялардағы тепе-теңдік массалық әрекет заңымен өрнектеледі. Егер реакцияға қатысатын заттардың концентрациялары немесе олардың парциялды қысымдары аса жоғары болмаса, онда массалық әрекет заңынан берілген тұрақты жағдайдағы реакция өнімдерінің концентрациясы көбейтінділерінің реагенттердің концентрацияларының олардың коэффицентіне дәрежеленген көбейтінділеріне қатынаса тұрақты екені шығады. Тұрақты көлем мен температурада өтетін процестердегі изохора-изотермалықпотенциалды анықтау ( үшін келесі теңдеуді анықтайды: Бұл теңдеуді Вант-Гофф теңдеуі деп атайды. Химиялық тепе-теңдік сыртқы жағдайға тәуелді өзгеріп тұратын динамикалық құбылыс. Мысалы, температура өзгерсе, химиялық реакциялардың жылдамдығы артып не кеміп, тепе-теңдікке әсер етеді. Берілген тұрақты қысымдағы тепе-теңдік константасының температураға қатысты тәуелділігін реакция изотермасын сипаттайтынреакцияның Вант-Гофф изобарлық теңдеуі болып табылады: 1906 ж. В. Нернст: «0°К температурасында көптеген химиялық реакциялардың энтропиясының өзгеруі өте аз шама»,— деді. Кейінірск Планк (1912 ж.), Льюис және Рендалл (1923 ж.) термодинамиканың екі заңына байланыссыз және тәжірибе арқылы дәлелденбейтін мынадай тұжырым (постулат) айтты: абсолюттік нөл температурада өте таза кристалдың энтропиясы нөлге тең. Планк постулатының математикалық өрнегі былай жазылады: Т=0 кезінде S0=0; . (3) Планк постулатынан келесі салдарлар шығады: Идеалды қатты дененің абсолютті энтропиясы үшін: (5) бұл (5) өрнектен, абсолютті нольге жақындағанда идеалды қатты дененің жылу сиымдылығы да нольге ұмтылады: , Нернстің жылулық теоремасы термодинамиканың үшінші бастамасы деп аталады: абсолютті нольге жақындағанда ΔН және ΔG мәндері жақындайды. және Термодинамиканың үшінші бастамасының математикалық өрнегі. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|