Э лементы химической термодинамики в курсе общей химии

 

Методические указания к практическим занятиям по курсу химии для химических и нехимических специальностей

(Выпуск № 2)

Нижний Новгород 2009

Составители: В.И.Наумов, Ж.В. Мацулевич, Г.А. Паничева,  

                  Т.В. Сазонтьева.

УДК 54 (07)

Элементы химической термодинамики в  курсе общей химии: Метод. указания к практическим занятиям по курсу общей химии/ НГТУ;

Сост.: В.И.Наумов, Ж.В. Мацулевич и др.

Н.Новгород, 2009. 18 с.

Предложены вопросы и задачи для домашних и практических занятий, а также описание лабораторных работ по теме         " ТЕРМОХИМИЯ".

Научный редактор Л.Н.Четырбок

 Редактор  

 

Подп. к печ. Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная.

Печ.л. 1,25. Уч.-изд.л.1,1.Тираж 2000 экз. Заказ 141.

Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ. 603S00, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

© Нижегородский государственный технический университет, 2009

 

 

Теоретическая часть

Химическая термодинамика изучает: 1. Переходы химической энергии в тепловую, электрическую, световую и обратно, а также устанавливает количественные законы этих переходов.

2. Энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические процессы и зависимость их от условий протекания данных процессов;

3. Возможность, направление и пределы самопроизвольного протекания процессов в рассматриваемых условиях.

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

  Термодинамическая система – это часть пространства, заполненная веществом или веществами, находящимися между собой во взаимодействии,  фактически или мысленно обособленная от окружающей среды.

  Изолированная система – система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

  Закрытая система – система, которая обменивается с окружающей средой энергией, но не обменивается веществом.

Открытая система – система, которая обменивается с окружающей средой и веществом, и энергией.

  Энергия – это способность системы к совершению работы или переносу тепла. Это общая качественная мера движения и взаимодействия материи.

   Формы перехода энергии от одной системы к другой могут быть разбиты на две группы.

    В первую группу входит перенос энергии за счет теплопроводности и излучения.

    Перенос энергии за счет теплопроводности совершается путем хаотических столкновений молекул двух соприкасающихся тел или сред (кристалл-кристалл, кристалл-жидкость, кристалл-газ, жидкость-газ).  

 

3    

    Перенос энергии за счет излучения осуществляется путем облучения тела квантами света любого диапазона длин волн. Энергия квантов света передается поверхностным атомам или молекулам облучаемого кристалла, жидкой или газовой сред, в результате чего энергия этих атомов или молекул повышается и далее она передается за счет теплопроводности соприкасающимся или сталкивающимися с ними атомам или молекулам. 

    И в первом и втором случаях мерой энергии, передаваемой за счет неупорядоченного движения частиц, является теплота.

    Во вторую группу включаются различные формы движения, общей чертой которых является направленное перемещение масс, охватывающих очень большие числа молекул под действием каких-либо сил. Сюда следует отнести: поднятие тел в поле тяготения, перенос некоторого количества электричества за счет разности потенциалов через электромотор, который, вращаясь, с помощью дополнительных устройств перемещает (поднимает) грузы, вращает гребной винт судна и т.д.. К этой же категории следует отнести  расширение газа в двигателе внутреннего сгорания или паровой машине, который давит на поршень, перемещает его и совершает работу.

    Общей мерой передаваемого таким способом движения является работа – форма передачи энергии путём упорядоченного движения частиц.  

    Работа всегда связана с перемещением масс (тела) против действия некоторых сил.       

    Теплота и работа характеризуют качественно и количественно две различные формы передачи движения от одной части материи к другой.

    Теплота и работа не могут содержаться в теле. Теплота и работа возникают только тогда, когда возникает процесс, и характеризуют только этот процесс. В статических условиях теплота и работа не существуют.

Функция состояния - это функция, изменение которой не зависит от пути перехода из одного состояния в другое, а зависит только от начального и конечного состояний системы.

 

4