Основные понятия термодинамики. Энтальпия, энтропия, энергия гиббаса. Закон Гесса

Основные понятия термодинамики: система, экстенсивные параметры, интенсивные

параметры, процесс, работа, теплота, внутренняя энергия.

Система - любой объект природы, состоящий из большого числа молекул (структурных единиц) и отделенный от других объектов природы реальной или воображаемой граничной поверхностью (границей раздела). Объекты природы, не входящие в систему, называются средой.

Экстенсивные параметры - параметры, значения которых пропорциональны числу частиц в системе (масса, объем, количество вещества)

Интенсивные параметры - параметры, значения которых не зависят от числа частиц в системе (температура, давление, концентрация).

Процесс - переход системы из одного состояния в другое, сопровождающийся необратимым или обратимым изменением хотя бы одного параметра, характеризующего данную систему.

Работа - энергетическая мера направленных форм движения частиц в процессе взаимодействия системы с окружающей средой.

Теплота - энергетическая мера хаотических форм движения частиц в процессе взаимодействия системы с окружающей средой.

Внутренняя энергия - полная энергия системы, которая равна сумме потенциальной и кинетической энергии всех частиц этой системы, в том числе на молекулярном, атомном и субатомном уровнях.

Классификация термодинамических систем.

Изолированная система - характеризуется отсутствием обмена энергией и веществом с окружающей средой.

Закрытая система обменивается с окружающей средой энергией, а обмен веществом исключен.

Открытая система обменивается с окружающей средой энергией и веществом (информацией).

1 и 2 начало (закон) термодинамики.

1 начало термодинамики.

1)

В изолированной системе внутренняя энергия постоянна, т. е. ∆U=0

2)

Если к закрытой системе подвести теплоту Q, то эта теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы ∆U и на совершение системой работы против внешних сил окружающей среды: Q=∆U+A.

2 начало термодинамики.

1)

В изолированных системах самопроизвольно могут совершаться только такие необратимые процессы, при которых энтропия системы возрастает, т. е. ∆S>0.

2)

Невозможен вечный двигатель второго рода.

3)

Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах. (Р. Клазиус)

Закон Гесса и три его следствия.

Закон Гесса. Энтальпия реакции, т. е. тепловой эффект реакции, зависит только от природы и состояния исходных веществ и конечных продуктов и не зависит от пути, по которому протекает реакция.

1 следствие. Энтальпия реакции равна разности алгебраической суммы энтальпий образования всех продуктов реакции и алгебраической сумме энтальпий образования всех исходных веществ.

2 следствие. Энтальпия прямой реакции численно равна энтальпии обратной реакции, но с противоположным знаком.

3 следствие. Энтальпия реакции равна разности алгебраической суммы энтальпий сгорания всех продуктов реакции и алгебраической сумме энтальпий сгорания всех исходных веществ.

Эндо - и экзотермические процессы.

Эндотермические процессы сопровождаются поглощением энергии системой из окружающей среды.

Экзотермические процессы сопровождаются выделением энергии из системы в окружающую среду.

Стандартная энтальпия образования простых и сложных веществ

Стандартная энтальпия образования простых веществ в их наиболее термодинамически устойчивом агрегатном и аллотропном состоянии при стандартных условиях принимается равной нулю.

Стандартная энтальпия образования сложного вещества равна энтальпии реакции получения 1 моль этого вещества из простых веществ при стандартных условиях.

Определение понятия "калорийность питательных веществ".

Калорийность питательных веществ - энергия, выделяемая при полном окислении (сгорании) 1 г питательных веществ.

Понятия энтропии, энергии Гиббса.

Энтропия - термодинамическая функция, характеризующая меру неупорядоченности системы (т. е. неоднородности расположения и движения ее частиц).

Энергия Гиббса - обобщенная термодинамическая функция состояния системы, учитывающая энергетику и неупорядоченность системы при изобарно-изотермических условиях. G=H-TS.

Критерий самопроизвольного течения химического процесса.

Самопроизвольным, или спонтанным, является процесс, который совершается в системе без затраты энергии извне и который уменьшает работоспособность системы после своего завершения. Система стремится к минимуму энергии за счет выделения энергии в окружающую среду.