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 работо системы после своего завершения. Система стремится к минимуму энергии за счет выделения энергии в окружающую среду.
