Основы химии
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
ных понятий этой науки.
8.1. Основные понятия и определения.
- Термодинамическая система. Объект исследования в термодинамике называется системой. Термодинамической системой может быть любой макро***ческий объект (тело или группа тел, находящихся во взаимодействии, клоба с раствором вещества, штатив с набором химических реактивов и т.п.) выделенный из окружающей среды с помощью реально существующей или воображаемой поверхности раздела.
Термодинамическая система комплекс взаимодействующих между собой физических тел реально или мысленно обособленный от окружающей среды
поверхность раздела
окружающая термодинамическая окружающая
среда система среда
поверхность раздела
Для системы физическая граница не обязательна. Систему можно мысленно обосабливать от окружающей среды. Система может состоять из однородных частей, одинаковым по физическим и химическим свойствам и не однородных.
- Фаза.
Совокупность всех однородных частей системы, одинаковых по физическим и химическим свойствам и ограниченных от других частей системы поверхностью раздела называют Фазой
Различают системы однофазовые (гомогенные) и многофазовые (гетерогенные).
- Гомогенная система система состоящая из одной фазы. Это однородная система. Интенсивные свойства такой системы одинаковы во всех ее частях.
Гомогенной может быть система, состоящая из газообразных веществ. Жидкофазная система тоже может быть гомогенной.
- Гетерогенная система система состоящая из двух или более фаз. Между фазами имеется поверхность (граница) раздела. Это не однородная система. Хотя бы одно интенсивное свойство (например вязкость) изменяется скачком.
Примерами гетерогенной системы могут быть две несмешиваемые жидкости, находящиеся в колбе или кусочек металла, опущенный в раствор соляной кислоты.
Термодинамическая система, соприкасаясь с окружающей средой, может через поверхность раздела обмениваться с ней энергией и веществом или не обмениваться. В этом отношении различают изолированные системы и неизолированные.
- Изолированные системы это системы, у которых через поверхность раздела не может происходить обмен с внешней средой ни энергией, ни веществом.
Т.е. изолированной называют систему, имеющую, в частности, постоянный объем и лишенную возможности обмениваться с окружающей средой как веществом, так и энергией. Например: колба с водой, закрытая пробкой и температура воды такая, как окружающей среды. (Система будет изолированной).
- Неизолированные системы могут быть закрытыми и открытыми.
- закрытые неизолированные такие системы, в которых через поверхность раздела может проходить обмен с внешней средой только энергией. Веществом система не обменивается.
- открытые неизолированные такие системы, в которых через поверхность раздела происходит обмен с внешней средой и веществом и энергией.
Термодинамическая система
гомогенная гетерогенная
изолированная неизолированная
закрытая открытая
Состояние системы определяет совокупность ее химических и физических свойств и описывается с помощью ряда переменных величин параметров состояния (Р давление, m масса, Т температура, С концентрация, Е энергия и т.д.). С помощью параметров состояния можно вывести другие переменные величины, которые называют термодинамическими функциями. (U внутренняя энергия, Н энтальпия, S энтропия, G энергия Гиббса, F энергия Гельмгольца).
Это значит, что любая термодинамическая система, характеризуется с одной стороны параметрами состояния, а с другой термодинамическими функциями.
характеризуется характеризуется
Параметрами Термодинамическая Термодинамическими
состояния система функциями
Р давление U внутренняя энергия
Т температура Н энтальпия
V объем S энтропия
m масса G энергия Гиббса
С концентрация F энергия Гельмгольца
Е энергия
- Параметры состояния термодинамические параметры независимые термодинамические переменные: P, T, V и т.д.
- Термодинамические функции функции состояния величины, зависящие от термодинамических параметров состояния и не зависящие от пути перехода системы из одного состояния в другое (U, H, S, G, F).
Если система находится при Тconst, то она является изотермической, при Рconst система изобарная, при Vconst система изохорная. Если две величины постоянные (Тconst и Рconst) система является изобарно-изотермической.
Соответственно и процессы:
- Изитермические процессы, протекающие при постоянной температуре.
- Изобарные процессы, происходящие при постоянном давлении.
- Изохорные при постоянном объеме.
8.2. Энергетические эффекты химических процессов.
В химических процессах чаще всего происходит выделение или поглощение теплоты.
- Количество теплоты, выделенной или поглощенной системой в результате химического превращения, называют тепловым эффектом реакции.
Химические уравнения, в которых указано количество выделенной или поглощенной теплоты, называют термохимическими уравнениями.
В термохимических уравнениях указываются фазовые (агрегатные) состояния как исходных, так и продуктов реакции: г газообразное, т твердое, к к