Тема 2. Второй закон термодинамики

Учебные цели

Как известно, первый закон термодинамики устанавливает соотношение, связывающее внутреннюю энергию системы с количеством теплоты и совершенной работы, т.е. позволяет составить энергетический баланс процесса. Однако первый закон не рассматривает вопросов, связанных с возможностью протекания и направлением процессов. Так, с помощью закона Гесса можно рассчитать тепловые эффекты реакций, как протекающих самопроизвольно, так и вообще реально не существующих.

Смысл и значение второго закона термодинамики заключается в том, что он устанавливает: какие из возможных процессов могут самопроизвольно протекать в данной системе при данных условиях; какая полезная работа при этом может быть получена; каков предел самопроизвольного течения процессов, т.е. каково состояние равновесия систем при заданных условиях, чтобы данный процесс мог протекать в нужном направлении и в требуемой степени. Перечисленные вопросы имеют большое значение для решения многочисленных научных и технологических задач.

Изучив эту тему, вы должны

«знать» -

1. Формулировки и математические выражения второго закона термодинамики.

2. Сущность энтропии и её статистическую природу.

3. Использование второго закона для предсказания возможности самопроизвольных процессов в изолированных и закрытых системах.

4. Уравнение изотермы химической реакции, его анализ и использование.

«уметь рассчитывать» -

1. Изменение энтропии в результате химической реакции.

2. Изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при данной температуре.

3. Константу химического равновесия при заданной температуре, состав равновесной смеси, исходные концентрации реагирующих веществ.

Учебные вопросы

1. Второй закон термодинамики.

2. Химическое равновесие.

3. Термодинамические потенциалы.

4. Уравнение изотермы реакции Вант-Гоффа.

Литература

1. Беляев А.П., Кучук В.И., Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учебник / Под ред. Проф. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008, стр. 53-71, 91-96,

99-112.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: учебник для фармацевтических ВУЗов и факультетов/ под ред. Евстратовой К.И. – М.: Высш. шк., 1990,

стр. 35-39, 41-45, 50-54, 56-60.

3. Олишевец Л.И. Физическая химия. Курс лекций. Томск, 2006,

стр. 17-39.

4. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Химия биогенных элементов: учебник для ВУЗов/ под ред. Ершова Ю.А. – 2-е изд., испр. и доп. – М: Высш. шк., 2000,

стр. 21-40.

Методические указания студентам по подготовке к занятию

Ввиду сложности и большого объема материала, на его изучение отводится 2 занятия. Первое семинарское занятие посвящено вопросам № 1 и 2; на втором рассматриваются вопросы № 3 и 4.

Занятие первое

При подготовке к занятию повторите, что такое химическое равновесие, как рассчитывается константа равновесия, какие факторы влияют на нее, принцип Ле Шателье и изучите материал, рассмотрев следующие вопросы: