Лекция (69) (1097188)
Текст из файла
Направление процессовв физико – химических системах(часть 1)Энтропия и второй законтермодинамики123СравнениеUQ«содержание в неизвестноне имеет смысласистеме»изменение,свойство системы зависит от пути ( )(d)знак в т.д.>0+ (поглощение- (выделение))смысл абс.знач.A(«механическая»)не имеет смыслазависит от пути ( )+ (над внешн.силами)- (над системой)«остаток энергии» микрофизическаявнутри системыформапередачиэнергиимеждусистемамисвязьзависиткоэффициентс температуройпропорциональности теплоемкостьмакрофизическаяформапередачиэнергиимеждусистемамиможет зависетьсвязь сизменениемобъемаp V при p=const(ид. газ)дляидеального может зависетьгаза – не зависит45Эндотермические реакцииЭкзотермические реакцииПринцип Бертло-Томсена:A+ BABпри H < 0A+ BC+Dпри H < 0Эндотермические - ?NH4NO3 = NH4+aq + NO3-aq - QПервый закон термодинамики не может отличить обратимыепроцессы от необратимых (просто энергетический баланс).Направление самопроизвольно протекающих процессовустанавливает второй закон термодинамики.6АналогииМеханика: стремление к уменьшению потенциальнойэнергии и рассеиванию энергии в виде тепла(трение)Химическаясистема:уменьшение внутренней энергии (энтальпии)и увеличение беспорядка7Самопроизвольные процессыСамопроизвольныепроцессы:1023 молекулmhmgh или m 2/2 Q (пуля)Q mgh или m 2/2 ?-превращение ("диссипация")механической работы вовнутреннюю энергию телаиз-за трения,-диффузия в газах ижидкостях,-перемешивание газа...KMnO4 = K+aq + MnO4-aq8Перемешивание газовp1>p2или T1>T2p2T2?9Обратимые и необратимые процессыSплавлениекристализациярастворениеL, SфазовыйS1переход2NO2 = N2O4РасплавосаждениеLS (огр.
раств.)испарениеS2, SконденсацияCO + H2O = CO2 + H2Vобратимые3H2 + N2 = 2NH3СтеклоH2SO4 + H2OH2SO4 (разб.)НЕобратимыеBa(NO3)2 + K2SO4 = BaSO4 + 2 KNO3C2H2 + 2.5 O2 = 2 CO2 + H2OHCl + KOH = KCl + H2O(NH4)2Cr2O7 = N2 + 4 H2O + Cr2O310Работа и теплотаQAQUA UAдиссипативные силыAQII з.т.11Преобразование теплоты в работуТепловой двигатель - устройство, способноепревращать полученную теплоту в механическую работу(в процессе расширения рабочего тела)Однократный акт преобразования теплоты в работу не представляет интереса.Реальные тепловые двигатели работают циклически.Рабочее тело совершает круговой процесс или термодинамический цикл,при котором периодически восстанавливается исходное состояние.12Обычные двигателиКарбюраторный д.в.с.Дизель13Тепловая схема двигателяХолодильникДвигательвнутреннегосгорания (д.в.с.)14Коэффициент полезного действияКогда лучше работает холодильник зимой или летом?15Цикл КарноηКарно = ηmax.Изотерма 1-2: газ поглощает Q1 у «нагревателя»Изотерма 3-4: газ отдает Q2 «холодильнику»2-3 и 4-1: адиабатыQ1-Q2 – работа (площадь цикла)16Формулировки II з.т.В циклически действующей тепловой машиненевозможен процесс, единственным результатомкоторого было бы преобразование в механическуюработу всего количества теплоты, полученного отединственного теплового резервуара (Кельвин)Невозможен процесс, единственнымрезультатом которого была быпередача энергии путемтеплообмена от тела с низкойтемпературой к телу с болеевысокой температурой (Клаузиус)(чайник на холодной плите незакипает!) Кэмпбелл.
Общая химия:~ 21 формулировка II з.т.17Невозможные процессыЗапрещает 1 з.т.- вечный двигатель1 рода,- к.п.д.>100%Разрешает 1 з.т., НОзапрещает 2 з.т.-вечный двигатель2 рода,-идеальныйхолодильник)18Энтропия («макроопределение»)При полном обходе замкнутогообратимого циклаΔQi / Ti – «приведенное тепло» (ЭНТРОПИЯ S, Р. Клаузиус, 1865 г )Полное приведенное тепло на любом обратимом цикле равно нулю.При переходе из состояния 1 в состояние 219Т.д. формулировка II з.т.«Существует некоторое экстенсивное свойствосистемы S, называемое энтропией, изменениекоторого следующим образом связано споглощаемой теплотой и температурой:dS > Q/T (самопроизвольный процесс)dS = Q/T (равновесный процесс), Q = TdSdS < Q/T (несамопроизвольный процесс)»Не путать: С = Q / TОтношение разностейd,- «малое изменение»Отношение переданной теплотыи АБСОЛЮТНОЙ температуры20Энтропия в изолированной системеИзолированная система: U=const, V=const, Q = 0.S > 0 (самопроизвольный процесс)S = 0 (равновесный процесс)S < 0 (несамопроизвольный процесс)»ΔS [Дж/(моль*К)] ≥ 01 э.е.
= кал/(моль*К) ~ 4.18 Дж/(моль*К)При любых процессах, протекающих втермодинамических изолированных системах,энтропия либо остается неизменной, либоувеличивается.21Закон возрастания энтропииРост энтропии является общим свойством всехсамопроизвольнопротекающихнеобратимыхпроцессов в изолированных термодинамическихсистемах.22Открытые системыИ.Пригожин - Нобелевская премия• Ячейки БеннараВид сверхуСтроениеЯчейки Беннара23Реакция БЖ«Химические часы» тонкий слой - волныРеакция Белоусова - Жаботинского24Законы МерфиСледствия II з.т.:«чудес не бывает»«законы Мерфи»Закон МэрфиЕсли какая-нибудь неприятность может произойти, она случаетсяСледствия:1. Из всех неприятностей произойдет именно та, ущерб от которойбольше;2.
Предоставленные сами себе, события имеют тенденциюразвиваться от плохого к худшему;3. Если эксперимент удался, что-то здесь не так (первый законФинэйгла)вероятность удачи < суммы вероятности неудач25Хаос и беспорядок26Погода (осень)27Энтропия («вероятностное определение»)Термодинамическая вероятность Wсостояния системы – это число способов,которыми может быть реализовано данноесостояние макроскопической системы, иличисло микросостояний, осуществляющихданное макросостояние (W >> 1).Энтропия - мера статистического беспорядка взамкнутой термодинамической системе.Все самопроизвольно протекающие процессы взамкнутой системе, приближающие систему ксостоянию равновесия и сопровождающиеся ростомэнтропии, направлены в сторону увеличениявероятности состояния (Больцман).28Вычисление энтропииS=klnW,где k=1,38·10–23Дж/К(постоянная Больцмана)1 моль газа, число N способовразмещения молекулы по двумполовинкам сосуда(микросостояний):1/N 0 – молекулы только в одной половинке сосуда(одно из микросостояний).Наибольшее число микросостояний - молекулыравномерно распределены по всему объему.29Новый признак равновесияРавновесное состояние – наиболее вероятноесостояние наибольшего беспорядка и состояние смаксимальной энтропией.Самопроизвольное отклонение системы от состоянияравновесия - флуктуации.
В системах, содержащихбольшое число частиц, значительные отклонения отсостояния равновесия имеют малую вероятность. большие системы - "закон больших чисел"30Энтропия-это...1. Тепловая координата, фактор емкости, подобнообъему (A=p V)2. Мера вероятности состояния системы3. Функция состояния системы, позволяющаяопределить направление протекания процессовв системе4. Произведение TS является мерой связаннойэнергии системы, которая ни при каких условияхне превращается в работу1.2.3.4.H<0 иH>0 иH>0 иH<0 иS>0 - самая благоприятная ситуацияS<0 - самая неблагоприятная ситуацияS>0 - процесс может протекать при H < T SS<0 - процесс может протекать при H > T S31Постулат Планка («III з.т.»)Энтропия идеальногокристалла чистого веществапри абсолютном нуле равнанулю.Планк (1911)(абсолютное значение энтропии, какпараметра системы, вполне определено,в отличие от внутренней энергии...
нофактически по договоренности!)Трансляции, симметрияСовершенный кристалл без дефектовЧистое веществоТеорема Нернста:“Производная теплового эффекта по температурестремится к нулю с понижением температуры”32Энтропия фазовых переходовФ.п. первого рода (плавление, кипение..., T=const=Tф.п.)dS= QT/T (равнов.!),Qp= H,Sф.п. = Hф.п.
/ Tф.п. (T=const, p=const)При плавлении, испарении, возгонке теплотапоглощается, все они связаны с увеличением энтропииПравило Трутона: «мольное увеличение энтропии впроцессе парообразования при нормальнойтемпературе кипения (1 атм) ~ 21-22 э.е.»Cl2 (20.34), C2H6 (19.6), He (4.7), H2O (26)33Оловянная чумаGa - InSn (охлаждение!)34ДефектообразованиеSпл.(NaCl)=24Дж/мол*К~β α AgJ(14.5 Дж/моль*К)(«плавление» подрешеткисеребра)+α AgJ L(11.3 Дж/моль*К)(разупорядочнение J-)35Температурная зависимостьIII з.т.36Формула КирхгоффаНеобходимо знать: H = f(T)...реакция1A1+H = Нпрод - Нреаг. =d( H)/dT p=const =1'2A21'+ ...
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
