4. II закон термодинамики, его формулировки и математическая форма записи.

Формулировки II закона термодинамики:

1. Теплота самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому.

2. Вся теплота от нагретого тела (S₁) не может перейти в работу (А), часть теплоты (Q₂) уходит в окружающую среду.

3. ,

где S – энтропия. Энтропия характеризует беспорядок в системе.

Q – теплота,

Т – температура.

В изолированных системах: .

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

5. Расчет изменения энтропии для химической реакции и использование этой величины для определения направленности процессов в изолированных системах.

Изменение энтропии в химических реакциях можно рассчитать по формуле:

В изолированной системе энтропия самопроизвольно возрастает, то есть .

Таким образом, изменение энтропии является критерием направленности процессов в изолированных системах:

–реакция идет самопроизвольно;

–реакция не идет самопроизвольно;

–реакция находится в состоянии равновесия.

6. Термодинамические функции Гиббса и Гельмгольца. Способы расчета d°g и использование этой функции для определения направленности процессов в открытых системах.

В открытых системах для определения направленности процесса применяются функция Гиббса (G) и функция Гельмгольца (F):

;

,

где Н – энтальпия, S – энтропия.

В самопроизвольных процессах G и F уменьшаются, то есть и .

Расчет

1. ;

2.

- изменение энергии Гиббса реакции.

- энергия Гиббса образования 1 моль вещества.

3.,

где R = 8,31 Дж/моль К,

Т – температура,

К_р – константа равновесия реакции.

Применение для определения направленности процессов в открытых системах.

–реакция идет самопроизвольно;

–реакция не идет самопроизвольно;

–реакция находится в состоянии равновесия.

7. Химическое равновесие. Основные его признаки. Смещение химического равновесия по принципу Ле Шателье.

Большинство химических реакций являются обратимыми, то есть одновременно протекают и в прямом и в обратном направлениях.

Например, обратимой является реакция синтеза аммиака:

3H₂ + N₂ 2NH₃.

При химическом равновесии скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

Принцип Ле-Шателье

Если на систему оказать внешнее воздействие, то химическое равновесие сместится так, чтобы уменьшить внешнее воздействие.

Влияние температуры.

Повышение температуры смещает равновесие в сторону эндотермической реакции, понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции.

3H₂ + N₂ 2NH₃+Q

←

^{повышение температуры}

Влияние давления.

Повышение давления смещает равновесие в сторону реакции с образованием меньшего количества молей газообразных веществ, повышение давления смещает равновесие в сторону реакции с образованием большего количества молей газообразных веществ.

3H_{2 (газ)} + N_{2 (газ)}2NH_3(газ)

4 моль 2 моль

→

^{повышение давления}