Агапкина В.В., учитель химии МОУ СОШ №18 имени Н.В. Менчинского, г. Павловский Посад Московской области Основы химической термодинамики Наука о взаимных превращениях различных видов энергии называется термодинамикой. Термодинамика устанавливает законы этих превращений, а также направление самопроизвольного течения различных процессов в данных условиях. Е Е m m m m Е Е Система: совокупность материальных объектов, находящихся в ограниченном пространстве, которая может обмениваться с внешней средой энергией (Е) и/или массой (m) Классификация систем Изолированные Нет обмена ни Е ни m Закрытые Обмениваются только Е Открытые Обмениваются иЕиm Классификация систем Гомогенные Изотропны по составу и структуре Гетерогенные Анизотропны по составу и структуре Системы характеризуются Энергетическим фактором – U – внутренней энергией системы – суммой энергии всех видов частиц, находящихся в системе Основные виды энергии частиц Колебания Вращение Системы характеризуются Структурным (или энтропийным) фактором: S-энтропией. Энтропия отражает движение частиц вещества и является мерой неупорядоченности системы Энтропия (S) имеет статистический смысл (Больцман, 1896) S = klnw, W – термодинамическая вероянтнось создания системы -23 k = R/NА = 1,38*10 Дж/К – постоянная Больцмана Изменение энтропии (S) и внутренней энергии (U) системы зависит только от конечного и начального состояния системы и не зависит от пути перехода из одного состояния в другое S1 1 S2 . 2 . . . . . ...… …… …… 1 и 2 – исходное и конечное состояние системы Для самопроизвольного процесса: S2 > S1 или ∆S = S2 - S1 > 0 . . U1V1 2 1 U2V2 Изменение внутренней энергии системы: ∆U = U2 – U1 Процесс протекает самопроизвольно, когда ∆U < 0 ∆U = q – A, где q – количество теплоты, сообщённое системе; А – работа, затраченная системой при переходе из 1-го состояния во 2-ое А = р(V2 – V1) или А = р∆V, где ∆V – изменение объёма системы ∆U = - Qv при ∆V = 0 Если ∆V ≠ Q, то -Qр = ∆U + р∆V -Qр = (U2 – U1) + р(V2 – V1) -Qр = (U2 + рV2) – (U1 + рV1) Сумма (U + рV) является важной термодинамической функцией и называется энтальпией. Qр = - ∆Н, процесс протекает самопроизвольно, когда ∆Н < 0 Изменение свободной энергии Гиббса (изобарноизотермический потенциал) ∆G ∆G = ∆H - T∆S Процесс в данных условиях (Т) протекает самопроизвольно, При ∆G < 0, Т.к. ∆Н < 0, а ∆S > 0 Движущая сила процесса складывается из двух сил: стремление к упорядочению (Н) и стремление к беспорядку (ТS), при р = const и T = const. ∆Н < 0 и ∆ S > 0 Процесс всегда протекает самопроизвольно ∆Н > 0 и ∆ S < 0 Процесс не протекает ни при каких условиях ∆G = ∆H - T∆S ∆Н < 0 и ∆ S < 0 Процесс может протекать при низких температурах ∆Н > 0 и ∆ S > 0 Процесс может протекать при высоких температурах