Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёнтальпи€




“ермодинамические величины.

¬нутренн€€ энерги€ и энталь≠пи€.

¬нутренн€€ энерги€ U вещества (или системы) Ч это полна€ энерги€ частиц, составл€ющих данное вещество. ќна слагаетс€ из кинетической и потенциальной энергий частиц.  инетическа€ энерги€ Ч это энерги€ поступательного, ко≠лебательного и вращательного движени€ частиц; потенциальна€ энерги€ обусловлена силами прит€жени€ и отталкивани€, дей≠ствующими между частицами.

¬нутренн€€ энерги€ зависит от состо€ни€ вещества. »зменение внутренней энергии системы Δ U при том или ином процессе можно определ€ть. ѕусть в результате какого-нибудь процесса система переходит из начального состо€ни€ 1 в конечное состо€ние 2, со≠верша€ при этом работу ј и поглоща€ из внешней среды тепло≠ту Q. ¬ термохимических уравнени€х положительной прин€то счи≠тать теплоту, выделенную системой. ¬ уравнени€х термодинамики прин€то обратное условие: положительной считаетс€ теплота, поглощенна€ системой.

¬нутренн€€ энерги€ системы уменьшитс€ на величину ј, возрастет на величину Q и в конечном состо€нии бу≠дет равна

U2=Ul + Q Ц ј (1)

где U1 и U2Ч внутренн€€ энерги€ системы в начальном (1) и в ко≠нечном (2) состо€ни€х. ≈сли обозначить разность U2 Ч U1через Δ U, то уравнение можно представить в виде:

Δ U = Q Ц A (2)

Ёто уравнение выражает закон сохранени€ энергии, согласно которому изменение внутренней энергии не зависит от способа проведени€ процесса, а определ€етс€ только начальным и конечным состо€ни€ми системы. ќднако кака€ часть энергии пой≠дет на совершение работы, а кака€ превратитс€ в теплоту Ч зави≠сит от способа проведени€ процесса: соотношение между работой и теплотой может быть различным.

¬ частности, если в ходе про≠цесса не производитс€ никакой работы, в том числе работы рас≠ширени€ против внешнего давлени€, т. е., если объем системы не измен€етс€, то

Δ U = Qv (3)

где Qv Ч теплота, поглощенна€ системой в услови€х посто€нного объема.

ѕоследнее уравнение дает возможность определ€ть изменение внутренней энергии при различных процессах. Ќапример, в случае нагревани€ вещества при посто€нном объеме изменение внутрен≠ней энергии определ€етс€ по теплоемкости этого вещества:

Δ U = Qv = nCv ΔT (4)

«десь Cv Ч мол€рна€ теплоемкость вещества при посто€нном объеме; п Ч количество вещества; ΔT Чразность между конечной и начальной температурами.

¬ случае химической реакции, протекающей без изменени€ объема системы, изменение внутренней энергии равно вз€тому с обратным знаком тепловому эффекту этой реакции.

Ёнтальпи€.

ќднако чаще в химии приходитс€ иметь дело с процессами, протекающими при посто€нном давлении. ѕри этом удобно пользоватьс€ величиной энтальпии Ќ, определ€емой соотношением:

Ќ = U + PV (5)

ѕри посто€нном давлении и при условии, что в ходе процесса совершаетс€ только работа расширени€ (ј = PΔV). –абота (ј)против силы внешнего давлени€ равна величине этой силы (F), умноженной на путь (Δ l), т. е. ј = F Δl. Ќо сила равна давлению (P), (умноженному на ту площадь (S), на которую оно действует: F = PS, откуда ј = PS Δ l или ј = PΔV)

ΔЌ = ΔU + P ΔV(6)

или

ΔU = ΔЌ Ч – ΔV (7)

—равнива€ последнее уравнение с уравнением внутренней энер≠гии

Δ U = Q Ц A (8)

видим, что при указанных услови€х ΔЌ = Qр, где где QрЧ теплота, поглощенна€ системой при посто€нном дав≠лении.

ѕоследнее уравнение дает возможность определ€ть изменение энтальпии при различных процессах. “акие определени€ анало≠гичны определени€м внутренней энергии, с той разницей, что все измерени€ должны проводитьс€ в услови€х посто€нного давлени€. “ак, при нагревании вещества изменение его энтальпии опреде≠л€етс€ по теплоемкости этого вещества при посто€нном давлении

ΔЌ = QP = п—р ΔT (9)

где п Ч количество вещества; р Ч мол€рна€ теплоемкость веще≠ства при посто€нном давлении.

ѕри изменени€х агрегатного состо€ни€ вещества и при алло≠тропных переходах изменение энтальпии равно по величине, но обратно по знаку теплоте соответствующего превращени€ (плавле≠ние, кипение, превращение из одной модификации в другую). Ќа≠конец, в случае химической реакции изменение энтальпии равно вз€тому с обратным знаком тепловому эффекту реакции, проведенной при посто€нной температуре и посто€нном давлении.

Ёнтальпи€, как и внутренн€€ энерги€, характеризует энергетическое состо€ние вещества, но включает энергию, затрачиваемую на преодоление внешнего
давлени€, т. е. на работу расширени€. ѕодобно внутренней энергии, энтальпи€ определ€етс€ состо€нием системы и не зависит от того, каким путем это состо€ние достигнуто.

¬ случае газов различие между Δ U и ΔЌв ходе того или
иного процесса может быть значительным. ¬ случае систем, несодержащих газов, изменени€ внутренней энергии (Δ U) и энтальпии (ΔЌ), сопровождающие процесс, близки друг к другу. Ёто объ€сн€етс€ тем, что изменени€ объема ( Δ V) при
процессах, претерпеваемых веществами в конденсированных (т.е. в твердом или в жидком) состо€ни€х, обычно очень невелики, и величина –ΔV мала в сравнении с јЌ.

“ермодинамические величины. Ёнтропи€ и энерги€ √иббса.

 ак уже говорилось, макрососто€ние системы тем более веро€тно, чем большим числом микрососто€ний оно может осуще≠ствитьс€. ќбычно число микрососто€ний, отвечающих тому или иному макрососто€нию системы, очень велико. Ёто св€зано с тем, что в макроскопических количествах вещества число частиц колос≠сально велико, а их положени€ и скорости при обычных темпера≠турах чрезвычайно разнообразны.

’арактеризовать в этом смысле состо€ние системы оказалось удобнее не самой веро€тностью осуществлени€ данного макросос≠то€ни€, а величиной, пропорциональной ее логарифму. Ёта вели≠чина называетс€ энтропией. Ёнтропи€ (S) св€зана с числом (W) равноверо€тных микроскопических состо€ний, которыми можно реализовать данное макроскопическое состо€ние системы, уравнением

 

S = k lg W (10),





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-01; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 418 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

ƒаже страх см€гчаетс€ привычкой. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

1533 - | 1360 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.009 с.