ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУКЦИИ

Совокупность всех физических и химических свойств системы характеризует ее состояние. Изменение каких-либо свойств системы вызывает изменение ее состояния. Величины, которые характеризуют состояние системы и могут быть непосредственно измерены, называются термодинамическими параметрами состояния. К этим параметрам относятся:

ü давление Р;

ü объем V;

ü температура Т;

ü концентрация с.

Параметры – это просто числа, получаемые посредством соответствующих измерительных операций. Значения этих параметров определяют условия, в которых находится система, или, что то же, задают состояние системы. Существенно то, что значения параметров отражают только то состояние системы, которое существует в данный момент. Параметры ничего не говорят ни о прошлом, ни о будущем систем. (Привести пример: измеряем температуру воды в сосуде в кухне сегодня, она равна + 22⁰С; завтра +27⁰С. Что происходило с водой – неизвестно). Наиболее характерный признак термодинамического параметра как раз и заключается в том, что его значение не зависит от способа получения этого значения.

В термодинамике, кроме параметров состояния системы, широко используются величины, называемые термодинамическими функциями. Это переменные величины, которые не могут быть непосредственно измерены и их величины зависят от параметров состояния.

К термодинамическим функциям относятся:

· внутренняя энергия U;

· энтальпия Н;

· энтропия S;

· энергия Гиббса G.

Эти функции являются функциями состояния.

ФУНКЦИЕЙ СОСТОЯНИЯ называется такая переменная характеристика системы, которая не зависит от предысториисистемы и изменение которой не зависит от того, каким образом было проведено это изменение.

Пример: камень поднимают в гору. Высота над уровнем моря h₁, а высота горы h₂. Достигнув вершины камень приобретает дополнительную потенциальную энергию

∆Е = mg(h₂ – h₁).

∆Е не зависит от выбора пути, ∆Е – функция состояния.

Кроме того, в термодинамике используются еще две функции, которым собственно и посвящена термодинамика. Эти функции не являются функциями состояния. Это работа (А) и теплота (Q).

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Всякое изменение системы, связанное с изменением хотя бы одного термодинамического параметра, называется термодинамическим процессом. Термодинамические процессы бывают разные.

Процессы, протекающие при постоянном объеме (V = Const), называются изохорическими (или изохорными). Примером такого процесса может служить приготовление жаркого в кастрюле скороварке с герметично закрывающейся крышкой.

Процессы, протекающие при постоянном давлении (Р = Const), называются изобарными. Примером такого процесса может служить варка варенья.

Система, находящаяся под атмосферным давлением и увеличивающая свой объем, совершает работу. В любом изобарном процессе совершается работа, равная произведению внешнего давления на изменение объема:

А = Р_внеш. ∆V

Чем больше ∆V, тем больше работа А. В химических реакциях ∆V в основном определяется изменением числа молей газообразных участников реакции, поскольку изменение объемов при твердофазных и жидкофазных реакциях малы.

В общем случае во время химических реакций между системой и средой происходит обмен теплотой Q и работой А в направлении, показанном на следующей схеме:

__________________________________________________

СРЕДА

СИСТЕМА

СРЕДА

____________________________________________________________

Работа, совершаемая системой над внешней средой, считается положительной, а совершаемая над системой – отрицательной. Теплота определяется числом Дж, полученных или отданных системой. Теплота, полученная системой, считается положительной, а отданная системой во внешнюю среду – отрицательной.

Процессы, при которых отсутствует обмен теплотой между системой и внешней средой, называются адиабатическими. Однако чаще выбирают такие условия, при которых обмен теплотой совершается, но температура в системе остается постоянной.

Процессы, протекающие при постоянной температуре (Т = Const), называются изотермическим.

I – ОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Первое начало, или первый закон термодинамики – закон сохранения энергии. Он гласит:

Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 98;