Термохимические уравнения

1. Закон Гесса

Все качественные расчеты производятся в соответствии с законном Гесса:

Изменение энтальпии реакции зависит только от физического состояния и химической природы исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от промежуточных стадий реакции. (1840г)

Следствия из закона Гесса:

1. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоложен по знаку тепловому эффекту обратной реакции.

2. Тепловой эффект реакции равен разности сумм энтальпий образования реакции продуктов и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты.

3. Тепловой эффект реакции равен разности сумм энтальпий сгорания реакции исходных веществ и продуктов, умноженных на стехиометрические коэффициенты.

2. Термодинамические параметры

Термодинамические параметры – это физические величины, которые характеризуют состояние и процессы в термодинамических системах.

Их так же называют термодинамическими свойствами. Они делятся на интенсивные (которые не зависят от количества вещества) – это температура, давление, концентрация, и экстенсивные (зависят от количества вещества) – это масса, объем, энергия. Совокупность значений термодинамических свойств характеризует термодинамическое состояние системы.

Термодинамические свойства используют для описания термодинамических систем и часто в количественном описании представляются как набор величин.

3. Внутренняя энергия и энтальпия

Энтальпия – это обобщенный параметр, который учитывает изменения в системе энергии за счет выделения теплоты и совершения работы. Энтальпию так же называют теплосодержанием системы, так как изменение энтальпии при постоянном давлении равно поглощенной теплоте. Это экстенсивное свойство системы.

dH=dU+nRT

Если в химической реакции участвуют только жидкие и твердые вещества, то изменение энтальпии реакции примерно равно изменению внутренней энергии. Это происходит за счет того, что изменение объема практически равно нулю и получается, что работа расширения не совершается.

Но если в результате химической реакции газообразные вещества выделяются или поглощаются, то уравнение используется в полном объеме. При изотермическом расширении идеального газа внутренняя энергия равна нулю. В общем случае изменение энергии в системе происходит в связи с обменом между системой и окружающей средой тепла или работы.

4. Энтропия и ее роль в описании процессов протекающих в изолированной и закрытой системах

Энтропия – это количественное термодинамическое свойство, которое объясняет случайность или беспорядок в системе; иными словами отсутствие организованности. Чем больше беспорядок, тем больше значение энтропии и наоборот. Энтропия пропорциональна вероятности системы S=klnW, где k – константа Вольцмана. Энтропия Вселенной всегда увеличивается. Согласно второму закону термодинамики в изолированных системах возможны только такие процессы, при которых происходит рост энтропии. Когда энтропия достигает максимально возможного уровня, в системе наступает равновесие. Энтропия чистого, совершенного кристалла при 0 К равна нулю (третий закон термодинамики).

Если система не является изолированной, то сумма изменений энтропий системы и окружения при необратимых процессах всегда положительна. Эта сумма равна нулю только в термодинамически обратимых процессах.

В закрытых системах только с помощью энтропии нельзя определить направление и равновесия, в них используют обобщенные параметры: энергию Гельмгольца и энергию Гиббса.

Энергия Гельмгольца используют в процессах, где V и T постоянны. dA=dU-TdS

Энергия Гиббса используют в процессах, где P и T постоянны. dG=dH-TdS 298K

5. Качественное определение изменения энтальпии и энтропии

!

6. Изменение свободной энергии в системе, ее роль при описании процессов, протекающих в закрытой системе

Величина G характеризует способность системы совершать полезную работу

С помощью энергии Гиббса можно определить направление протекания процесса.

Если G<0, то процесс протекает самопроизвольно.

Если G=0, то наступает равновесие.