2 дәріс термодинамиканың негізгі ұҒымдары мен анықтамалары. Ішкі энергия, жылу, ЖҰмыс термодинамиканың бірінші заңЫ. Гесс заңы және оның салдары термодинамика

2 дәріс 
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ МЕН АНЫҚТАМАЛАРЫ. ІШКІ 
ЭНЕРГИЯ, ЖЫЛУ, ЖҰМЫС. ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ БІРІНШІ ЗАҢЫ.
ГЕСС ЗАҢЫ ЖӘНЕ ОНЫҢ САЛДАРЫ
Термодинамика - бұл энергияның жылу және жұмыс түрінде өтуіне байланысты әр түрлі 
энергия түрлерінің өзара айналуын зерттейтін ғылым. 
Термодинамикалық жүйе - бұл бөлімнің шекарасымен табиғаттың басқа объектілерінен 
бөлінген молекулалардан тұратын табиғаттың кез келген объектісі. 
 
Фазалық жағдайға байланысты ажыратылады: 
1. Гомогенді жүйелер. Бұл барлық компоненттер бір фазада орналасқан және оларда бөлімнің 
шекаралары жоқ жүйелер.
2. Гетерогенді жүйелер. Олар бөлім шекарасымен бөлінген бірнеше фазадан тұрады.
 
Термодинамикалық жүйе термодинамикалық параметрлер деп аталатын әртүрлі физика – 
химиялық қасиеттерімен сипатталады. 
Идеалды газ температура Т, көлем V және қысым P сияқты параметрлермен сипатталады. 
Мысалы, Менделеев-Клапейрон теңдеуі 
РV = nRT
Жүйенің қасиеттерін екі топқа бөлуге болады: экстенсивті және интенсивті.
Экстенсивті жүйенің массасына байланысты қасиеттер деп аталады. Мысалы жүйенің көлемі 
болып табылады.
Жүйенің массасына байланысты емес қасиеттер интенсивті деп аталады. Мысалы – 
температура, қысым, концентрация. 
Жылу (Q) - бөлшектердің хаотикалық соқтығысуының көмегімен энергияның берілу түрі.
Жұмыс (W) - бөлшектердің реттелген өзара әрекеттесуінің көмегімен жүйеден қоршаған 
ортаға энергия беру нысаны. 
Ішкі энергия (U) - жүйенің бөліктері қозғалысының кинетикалық энергиясының және 
олардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясының жиынтығы. Жүйенің ішкі 
энергиясының абсолюттік шамасын анықтау және есептеу мүмкін емес. Химиялық термодинамика 
жүйенің бір күйден екіншісіне ауысуы кезінде жүйенің ішкі энергиясының өзгеруін анықтауға 
және есептеуге мүмкіндік береді. 
Ішкі энергия, жылу және жұмыс арасындағы өзара байланыс термодинамиканың бірінші заңын 
белгілейді, ол: жүйеге келтірілген жылу ішкі энергияның өзгеруіне және жұмыс жасауға 
жұмсалады: 
Q = ΔU + A
 
Термодинамиканың бірінші заңын идеалды газдарға қолдану 
Изотермиялық процесс (Т=const) 
Изотермиялық процесс үшін байланыс: P
1
V
1
= P
2
V
2
Содан кейін: Q
T
= nRTln
1
2
V
V
= nRTln
2
1
Р
Р
Изохоралық процесс (V = const) 
Жұмыс аяқталмады (δA = 0), содан кейін:
Q
V
= ΔU = nC
V
(T
2
-T
1
)
мұнда C
V
- тұрақты қысымдағы жылу сыйымдылығы, 
К
моль
Дж

. 
Изобаралық процесс (P = const) 
Жүйенің жұмысы теңдеумен анықталады: 
A =

2
1
V
V
РdV  = P(V
2 
- V
1
)
Егер PV
1
= nRT
1
және PV
2 
= nRT
2
болса, теңдеу формуланы алады: 

A = nR(Т
2
- Т
1
)
Жылу теңдеуден анықталады: Q
P 
= nC
P
(T
2 
– T
1
)
мұнда С
Р
- тұрақты қысымдағы жылу сыйымдылығы, 
К
моль
Дж

. 
U + PV = H,
мұнда Н - энтальпия.
ΔН энтальпиясының өзгеруі химиялық реакцияның жылулық әсері деп аталады. Жылудың 
бөлінуімен өтетін экзотермиялық реакциялар үшін ΔН < 0 шамасы; жылудың жұтылуымен өтетін 
эндотермиялық реакциялар үшін ΔН >0 шамасы. 
Тұрақты қысым мен тұрақты көлемде өтетін химиялық реакцияның жылулық әсерлері 
арасында теңдеумен көрінетін байланыс бар: 
Q
P
= Q
V
+ PΔV
Идеалды газ күй теңдеуінен PΔV = ΔnRT, сонда Q
P
= Q
V
+ ΔnRT,
мұнда Δn - бұл газ тәрізді реакциялық заттардың мольдерінің өзгеруі. 
Сонда теңдеуді былай жазуға болады: ΔH = ΔU + ΔnRT
Химиялық реакциялардың жылулық әсерлерін, олардың химиялық құрамына және реакция 
жүргізу шарттарына тәуелділігін зерттейтін химия бөлімі термохимия деп аталады. 
Гесс заңы: химиялық реакцияның жылу эффектісі процесс жолына байланысты емес, 
тек жүйенің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады, яғни, бастапқы заттар мен 
реакция өнімдерінің жағдайы. 
Гесс заңы тек тұрақты қысым немесе тұрақты көлемде болатын процестерге қолданылады. 
 
Гесс заңының бірінші салдары: 
Химиялық реакцияның жылулық әсері олардың стехиометриялық коэффициенттерін есепке ала 
отырып, реакция өнімдері мен бастапқы заттардың түзілу жылуларының қосындылары 
арасындағы айырмашылыққа тең. 
ΔН
0
 = ∑nΔН
0
түз
(өнім) - ∑nΔН
0
түз
(баст.зат) 
Гесс заңы екінші салдары: 
Химиялық реакцияның жылулық әсері реакция өнімдері мен бастапқы заттардың 
стехиометриялық коэффициенттерін есепке ала отырып, жану жылуының қосындылары 
арасындағы айырмашылыққа тең. 
ΔН
0
 = ∑nΔН
0
жану
(баст.зат) -∑nΔН
0
 
жану
(өнім)