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

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Функции, частные производных которых по соответствующим отобранным параметрам состояния, в явной форме выражают другие параметры состояния и термодинамические свойства системы, называются характеристическими. На осно-

вании (56), (58), (60) и (62) получаем

U	T		,
	T	(67)
S V
U		,
	P (68)
V S
F	S	,,
	S	(69 )
T V
F	P	(70	,	)
	P	(70		)
V T

	H	T ;	(67)
		T ;	(67)
	S P
H		V ;	(68)
		V ;	(68)
P S
	G	S ;	(69)
		S ;	(69)
	T P
	G	V .	(70)
		V .	(70)
	P P

Уравнения, связывающие изменения термодинамических потенциалов с теплотой процесса, называются уравнениями Гиббса-Гельмгольца:

G H T S

F U T S ,

(71)

;

(72)

G H T

F U T

;

(73)

T 2

Рассчитать изменения энергии Гиббса и Гельмгольца можно, исходя из соотношений (70) и(70,), по уравнениям соответственно

G RT ln	P2	,	(74)
G RT ln	P	,	(74)
	P
	1
F RT ln V1		,	(75)

для 1 моль идеальных газов.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ Используя энергию Гиббса, решите, осуществима ли

реакция Ag	1		Cl2		AgCl при P const 1,013 105				Па и 298 К.
	2
					Решение
G H T S ,

H H f ( 298 )	126,8 кДж / моль (теплота образования),
S SAgCl SAg		1		SCl	96,07 42,69	1	223,0 57,77	Дж / моль К ,
						2
	2				2

G 126800 298 57,77 109584,5 Äæ / ìîëü									.
109,585 êÄæ / ìîëü .

Так как G 0, следовательно, реакция в указанных условиях осуществима.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ

Связь между основными термодинамическими параметрами однокомпонентной двухфазной системы, находящейся в состоянии равновесия, выражается уравнением Клапейрона - Клаузиса:

dP	Hф.п.	,	(76)
dT	T V

где Hô .ï . – теплота фазового перехода в условиях равновесия фаз (испарение, плавление, возгонка, превращение полиморф-

ных модификаций); dP – температурный коэффициент давле-
dT
ния насыщенного пара; V – разность молярных объѐмов фаз,
находящихся в равновесии.
Для равновесий: твѐрдое вещество	пар и жидкость

пар в области температур, далѐких от критической, при усло-

вии, что пар	,
	51

d lnP		Hисп.(возг.)			.
dT		RT	2

После интегрирования при условии				Hисп.(возг.) const
ем:	H

lnP		исп.(возг.)		const,
		RT

(77)

получа-

(78)

	P	Hисп.(возг.)		1	1
ln	2					.	(79)
	P	R			T
			T
	1			2	1
Уравнение (76)	объясняет ход		и	направление			кривых

P f (T) на диаграмме состояния однокомпонентной системы в координатах P T .

ВАРИАНТ 1

1. Зависимость изобарно-изотермического потенциала от температуры (при условии, что единственный вид работы – работа расширения) имеет следующий математический вид:

1) увеличивается с ростом температуры,	G	V ;
1) увеличивается с ростом температуры,		V ;
	T P

2)увеличивается с ростом температуры, GT VdP ;

3)с ростом температуры может увеличиваться или

	G		P V ;
уменьшаться в зависимости от знака V ,			P V ;
	T	P
		G	S .
4) уменьшается с ростом температуры,			S .
		T P
2. Система изолированная, если постоянными являются
термодинамические параметры:
1)V и P ;	2)S и Т;
3)U и V или H и P ;	4)V и T или P и T .
52

3. Направление самопроизвольного протекания реакции

H2 + ½O2 → H2Oж, в условиях при P = 1 атм, T = 298 K и из-

менении энтропии S 163Дж/моль·К таково:

1) система находится в состоянии равновесия, так как давление и температура постоянны;

2) в сторону диссоциации воды, так как S 0;

3)в сторону образования воды, так как S 0;

4)ответа дать нельзя, так как в этих условиях величина

S не определяет направление самопроизвольного протекания процесса.

4. Для расчѐта изменения энтропии в процессе превращения 1 моля воды, взятой в виде льда при 0 ºC, в пар при 200 ºC

идавлении 1 атм необходимы данные:

1)теплота плавления льда при 0 ºC, разность теплоѐмкостей воды в жидком и газообразном состояниях при 100 ºC и при 200 ºC, а также теплота испарения воды при 100 ºC;

2)теплота плавления льда при 0 ºC, зависимость от тем-

пературы теплоѐмкостей жидкой воды в интервале 0 ºC – 100 ºC, а также теплота испарения воды при нормальной температуре кипения;

3)теплота плавления льда при 0ºC, значения средних теплоѐмкостей жидкой воды и водяного пара в интервале соответственно 0ºC – 100ºC и 100ºC – 200ºC и молярные объѐмы жидкой и газообразной воды при температурах 100ºC и 200ºC

4)теплоѐмкость льда при 0 ºC, теплота испарения при 100 ºC, средняя теплоѐмкость водяного пара в интервале 100 ºC – 200 ºC и разность объѐмов пара при 200 ºC и 100 ºC.

5. С ростом температуры давление насыщенного пара над жидкостью изменяется так:

1)не зависит;

2)уменьшается;

3)увеличивается вплоть до критической температуры, а затем падает;

4)увеличивается.

6. Математическое выражение зависимости температуры плавления от давления имеет вид:

1)	dT T(Vж Vтв.) , в случае, если V			V	0
	dP	Hпл.	ж	тв.

или Vж Vтв. 0;
2)	dT	Hпл.	, в случае, если V	V	0;

	dP	T(Vж Vтв.)	ж	тв.

3)	dT	RT2	, всегда;
3)	dP	Hпл.P	, всегда;
	dP	Hпл.P
4)	dT T(Vж Vтв.) , в случае, еслиV			V	0.
	dP		ж	тв.
	dP	Hпл.

ВАРИАНТ 2

1. Зависимость изобарно-изотермического потенциала от давления и температуры (при отсутствии всех видов работ, кроме работы расширения) имеет вид:

1)dG VdP SdT ;

2)dG TdS SdT ;

3)dG TdS PdV ;

4)dG VdP SdT .

2. Внутренняя энергия системы может служить критерием направленности процесса при следующих условиях:

1) при постоянстве S и V , в самопроизвольно идущих процессах внутренняя энергия уменьшается;

Источник: https://studfile.net/preview/16563639/

Смотрите также:

4 часть
ERP-системы
Аварии на химически опасных объектах
Адвокатское расследование
Алгоритмическая и программная реализация расчета дополнительных потерь мощности от несимметрии напряжений и токов
Газоносность и направления поисков залежей углеводородов в юрской терригенной формации восточного Устюрта
Дело 01-0172_2019. Приговор. документ - обезличенная копия-1
Добролюбов И.А.. Повести и рассказы
Жизненный цикл организации
Історія економічного розвитку Криму