1. Основные термодинамические понятия (система, фаза, параметр, состояние, процесс, энергия, теплота, работа, внутренняя энергия).

Термодинамическая система – это объект природы, отделенный от окружающей среды реальными или воображаемыми границами.

Примером системы является человек:

Системы могут быть открытые, закрытые и изолированные.

Открытые системы обмениваются с окружающей средой веществом и энергией.

Закрытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, но не обмениваются веществом.

Изолированные системы не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

Состояние системы характеризуется параметрами. Важные параметры: температура (t), давление (p), объем (V).

Процесс – это переход системы из одного состояния в другое.

Теплота Q и работа A – это две формы передачи энергии.

Внутренняя энергия U – это сумма энергии движения молекул, атомов и микрочастиц, а также энергии взаимодействия между ними.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. I закон термодинамики, его формулировки, выражение в интегральной и дифференциальной форме.

Выражения I закона термодинамики:

1.Q= ΔU+A

Q–теплота, полученная системой;

ΔU=U₂–U₁изменение внутренней энергии;

A–работа, которую совершает система.

2. В изолированной системе внутренняя энергия постоянна (U = const).

3. Нельзя создать вечный двигатель, то есть машину, которая бы совершала работу без получения энергии извне.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Закон Гесса. Термохимические уравнения и их особенности. I и II следствия из закона Гесса. Стандартная энтальпия образования и энтальпия сгорания.

Тепловой эффект химической реакции – это теплота, которая выделяется или поглощается в ходе реакции.

Если реакция проходит при постоянном объеме (V = const), то тепловой эффект реакции обозначают Q_V.

Из I закона термодинамики:

Q_V = ΔU.

Если реакция проходит при постоянном давлении (р = const), то тепловой эффект реакции обозначают Q_р.

Из I закона термодинамики:

Q_р = ΔU + A = ΔH,

где H – энтальпия.

Как правило, биохимические реакции проходят при постоянном давлении.

Реакции, в которых теплота выделяется, называются экзотермическими (ΔH < 0).

Пример:

C + O₂ = CO₂ + 390 кДж ΔH = -390 кДж

Реакции, в которых теплота поглощается, называются эндотермическими (ΔH > 0).

Пример:

N₂ + O₂ = 2NO – 180,5 кДж ΔH = 180,5 кДж

Закон Гесса:

Тепловой эффект химической реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути реакции.

Пример:

1 путь реакции: C + O₂ = CO₂ ΔH = -390 кДж;

2 путь реакции: C + ½ O₂ = ½ CO + ½ O₂ = CO₂ ΔH = -390 кДж;

Для расчета теплового эффекта химической реакции используют 2 следствия:

1 следствие:

2 следствие:

- тепловой эффект реакции при стандартных условиях.

В обозначении: r – reaction, 0 - cтандартные условия (1 атм. = 101325 Па и любая температура (обычно 298.15К))

- энтальпия образования( f - formation), тепловой эффект образования 1 моль сложного вещества из простых веществ.

- энтальпия сгорания, тепловой эффект сгорания 1 моль вещества до высших оксидов.