4 дәріс. Химиялық термодинамиканың негіздері
жүктеу/скачать 56,49 Kb.
|
|
4 дәріс. Химиялық термодинамиканың негіздері Дәрістің мақсаты: жүйедегі энергияның бір түрден екінші түрге ауысуын түсіндіретін термодинамиканың заңдарымен танысу. Термодинамикадағы энтальпия, энтропия ұғымдарын, Гиббс энергиясын білу. Химиялық термодинамика – термодинамиканың заңдарың химиялық процестерге қолданады – сөзі гректің “термос” – жылу және “динамос” – күш, қозғалыс. Химиялық реакциялар кезінде байқалатын энергияның бір түрден басқа түрге айналуын, реакциялардың осы жағдайда өздігінен жүру шегін, сонымен қатар химиялық тепе-теңдіктің болу жағдайларын анықтайтын ғылым. Термодинамика жүйелерді зерттейді. Жүйе дегеніміз бір-бірімен әрекеттесу жағдайындағы және өзін қоршаған ортадан ойша бөлектелген бірнеше заттардың жиынтығы. Жүйенің күйін оның температурасы, қысымы, көлемі, массасы сипаттайды. Бұлардан басқа жүйенің күйін және онда болып жататын өзгерістерді сипаттау үшін оның ішкі энергиясының ΔU, энтальпияның ΔH, энтропияның ΔS, Гиббс энергиясының ΔG қалай өзгеретінін білу керек. Химиялық реакциялардың жылу эффектісі. Термодинамиканың бірінші заңы – энергияның әртүрлі формалары бір-біріне тек эквивалентті мөлшерде ауысады. Басқаша сөзбен айтқанда, сыртқы ортамен зат және энергия алмаспайтын жекеленген жүйенің барлық энергия түрлерінің қосындысы әр уақытта тұрақты болады. Жекеленген жүйе жылу сіңіру арқылы бір күйден екінші күйге ауысқанда жұмсалған жылу (Q) мөлшері жүйенің ішкі энергиясын (ΔU) өзгертуге және белгілі бір жұмыс (А) жасауға пайдаланылады . Келтірілген теңдеу термодинамиканың бірінші заңының математикалық өрнектелуі немесе термодинамикаға қолданылған энергияның сақталу заңының өрнектелуі. Мұндағы Q – жүйенің сіңірген жылуының мөлшері; ΔU – жүйенің ішкі энергиясының өзгеруі; А – жүйенің істеген жұмысының мөлшері. Жүйенің ішкі энергиясы – молекулалардың, атомдардың, иондардың, электрондардың кинетикалық және потенциялық энергияларының қосындысынан тұратын толық энергиясы. Жүйенің ішкі энергиясының (U) абсолюттік мәнін анықтауға болмайды, сондықтан жүйе бір күйден (U1) екінші күйге (U2) көшкенде байқалатын ішкі энергияның өзгеруін анықтайды. Химиялық реакциялар үшін жүйенің жасайтын жұмысы . мұндағы А – жүйенің жасайтын жұмысы; ΔV – жүйе бір күйден екінші күйге ауысқандағы өзгерген көлем; Р – қысым. Химиялық реакциялар жүру жағдайларына қарай негізінен изобара-изотермиялық және изохора-изотермиялық болып бөлінеді. Изобара-изотермиялық реакциялар тұрақты қысым мен температурада жүреді. Изохора-изотермиялық реакциялар тұрақты көлемде және тұрақты температурада жүреді. Мұндай реакцияларды жабық ыдыстарда (автоклавтарда) жүргізеді. Термодинамиканың бірінші заңын изохора-изобаралы реакцияларға қолдануды қарастырайық. Заңның математикалық өрнектелуі мынадай: Qv = ΔU + A = ΔU + РΔV. Изохора-изотермиялық реакциялар жүргенде жүйенің көлемі өзгермейді ΔV = 0, олай болса өзгерген көлемнің қысымға көбейтіндісі де, соған сәйкес істелетін жұмыстың мөлшері де нөлге тең болады. Бұдан шығатын қорытынды изохора-изотермиялық реакциялар жүрген кезде жұмсалатын жылудың мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге ғана жұмсалады. Qv = U2 – U1 = ΔU. Егер жүретін химиялық реакциялардың қысымы тұрақты болса, бөлінетін немесе сіңірілетін жылудың мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге және сыртқы қысымға қарсы жұмыс жасауға жұмсалады. Qp = ΔU + A = (U2 – U1) + Р(V2 – V1), жүктеу/скачать 56,49 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|