Материал: Некоторые аспекты химической термодинамики. Корнеева В.В., Корнеева А.Н

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет»

В. В. Корнеева, А. Н. Корнеева, В. А. Небольсин

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

Учебное пособие

Воронеж 2020

3

УДК 541 (07) ББК 24.5я7 К672

Рецензенты:

кафедра химии Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г. Ф. Морозова (зав. кафедрой д-р хим. наук, проф. Л. И. Бельчинская); д-р физ.-мат наук, проф. О. В. Стогней

Корнеева, В. В.

К672 Некоторые аспекты химической термодинамики: учеб.

пособие / В. В. Корнеева, А. Н. Корнеева, В. А. Небольсин; ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет». - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2020. – 149 с.

ISBN 978-5-7731-0883-2

Учебное пособие имеет краткое теоретическое введение к разделам: первый закон термодинамик, термохимия, второй закон термодинамики, термодинамические потенциалы, фазовые равновесия в однокомпонентных системах, химическое равновесие, после которых даны вопросы текущего контроля знаний, а также представлены указания к выполнению курсовой работы.

Предназначено для студентов направлений 14.03.01, 16.03.01, 22.03.01, 22.03.02, 28.03.01 очной формы обучения.

Библиогр.: 11 назв.

УДК. 541 (07) ББК. 24.5я7

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

4

ВВЕДЕНИЕ

Взаимосвязь химических и физических явлений изучает физическая химия. Пользуясь теоретическими и экспериментальными методами обеих наук, а также и своими собственными методами, физическая химия занимается многосторонним исследованием химических реакций и сопутствующих им физических процессов.

Основная общая задача физической химии – изучение и расчѐт энергетического состояния химической реакции, предсказание временного хода химического процесса и конечного результата (состояния равновесия) в различных условиях на основании данных о строении и свойствах молекул веществ, составляющих изучаемую систему.

Чтобы понять физический смысл термодинамических функций и область их применения предлагается после каждой темы выполнение вариантов теста, которое помогает более глубокому пониманию химической термодинамики.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ТЕРМОХИМИЯ

Первый закон термодинамики – это закон сохранения и превращения энергии. Логически не доказывается, но для взаимных превращений теплоты и работы подтвержден опытами Джоуля, Майера, Гельмгольца: в круговом (циклическом) процессе теплота Q равна работе А (при одинаковых единицах измерения), т.е.

для бесконечно малого изменения состояния системы в циклическом процессе это выражение имеет вид

где - изменение, но не дифференциал, так как теплота и работа – не функции состояния, это характеристики процесса, зависящие от пути процесса. В некруговом процессе для конечного состояния системы

т. е. не зависит от пути процесса (d - дифференциал). Представим работу, как сумму двух слагаемых: работу

расширения и полезную работу A :

и гласит: тепло, сообщенное системе, идет на увеличение внутренней энергии и совершение работы.

это определительное выражение энтальпии, из которого видно, что энтальпия – функция состояния, не зависящая от пути процесса.

Поэтому имеем