Понятие об энергии Гиббса. Характер изменения энергии Гиббса как критерий, выражающий принципиальную возможность протекания процесса. Изменение энергии Гиббса как мера химического сродства.

Энергия Гиббса

Энергия Гиббса G=H-TS - термодинамическая ф-я,а её изменение:

G= H-T S- энергия Гиббса хим. р-ций.(изобарно-изотермический потенциал)

 

Вопрос 12.

Второй закон термодинамики. Вияние энтропийного и энтальпийного факторов на направление химического сродства.

Второй закон термодинамики.

Существует функция состояния - энтропия S, которая обладает следующим свойством: , где знак равенства относится к обратимым процессам, а знак больше - к необратимым.

Функцией состояния системы одновременно определяющей влияние энтальпийного и энтропийного факторов на направленность процессов при постоянных T и P является свободная энергия Гиббса G=H-TS.

ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО

(сродство р-ции), параметр термодинамич. системы, характеризующий отклонение от состояния хим. равновесия. Если р-цию записать в виде ур-ния:

 

Вопрос 13

Что характеризует первый и второй закон термодинамики и их математические выражения.

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,

Q = Δ U = U (T 2) – U (T 1).

Здесь U (T ₁) и U (T ₂) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением

A = p (V 2 – V 1) = p Δ V.

Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:

Q = U (T 2) – U (T 1) + p (V 2 – V 1) = Δ U + p Δ V.

При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T ₂ < T ₁; внутренняя энергия убывает, Δ U < 0.

В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, Δ U = 0.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением.

 

Вопрос 14

Состояние термодинамического равновесия. Константа равновесия. Использование уравнения изотермы Вант-Гоффа для определения возможности осуществления химических реакций.

Термодинамическое равновесие — состояние системы, при котором ее параметры (температура, давление, объем, энтропия) остаются неизменными по времени в условиях изолированности от окружающей среды.

Отсюда при термодинамическом равновесии должно выполниться соотношение:

Конста́нта равнове́сия — величина, определяющая для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия.

Например, для реакции окисления монооксида углерода:

2CO + O₂ = 2CO₂константа равновесия может быть рассчитана по уравнению:

Правило Вант-Гоффа При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два—четыре раза.

Уравнение, которое описывает это правило, следующее:

где — скорость реакции при температуре , — скорость реакции при температуре , — температурный коэффициент реакции (если он равен 2, например, то скорость реакции будет увеличиваться в 2 раза при повышении температуры на 10 градусов).

 

Вопрос 15