Главная » Просмотр файлов » Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия

Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (1134491), страница 31

Файл №1134491 Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия) 31 страницаД.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (1134491) страница 312019-05-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

е. в расчете на единицу поверхности рдй. СледователЬно, газ будет находиться под давлением (р„— рй5). Известное каждому с раннего детства понятие теМпературы отнюдь не является простым, если пытаться определить его с точки зрения физики. При не слишком высоких значениях можно выразить температуру через энергию движения молекул одноатомного газа, которая, как известно, для 1 моль газа Е з~ 1эТ (9.1) Это определение верно вплоть до температур, при которых уже нельзя пренебречь вероятностью возникновения электронно-возбужденных состояний атомов газа.

Соотношение (9.1) может служить определением понятия температуры для одноатомного газа. Температуру любой другой системы можно определить как величину, равную температуре одноатомного газа, находящегося в тепловом равновесии с этой системой, т. е. в таком состоянии, когда не происходит перехода энергии ни от газа к системе, ни наоборот. Более строго определение понятия температуры дается в статистической физике, где температура выступает в качестве главного параметра функции распределейия по состояниям.

Суть этого определения покажем на примере распределения Больцмана (см. 9 1.3). Температура есть макроскопическая характеристика системы, определяющая соотношение между заселенностями отдельных состояний, отличающихся энергией. Если заселенность двух состояний с разностью энергий АЕм обозначить п~ и пм то температура, согласно (1.30), определится как Т=— 1 АЕм К !и (п~(пт) В физической химин часто рассматриваются системы, находящиеся при постоянной температуре. Для поддержания постоянства температуры используют специальные приборы, называемые термосгатами.

Термостат представляет собой большую по сравие- 1ЗО Рис. 60. Сломи термостате: т — мешалка; 2 — термостатиртющаи жиикссть; и — коитактимй термометр; 4 — реле; ив иатреиатель 151 нию с исследуемой системой емкость, содержащую газ или жидкость, в которой поддерживается постоянная температура. Для этой цели в емкость вводится электронагреватель, иоторый соединен с электрической сетью через реле 1рис. 60). Температура в термостате измеряется контактным термометром.

Когда столбии ртути поднимется до определенного значения, он приходит в контакт с проволочкой, введенной в термометр, замыкает электрическую цепь, реле нагревателя включается. Нагрев прекращается, температура начинает падать, контакт в термометре размыкается, реле снова замыкает цепь нагревателя. Любой не слишком большой сосуд, погруженный в 1 термостат, вскоре примет температуру термостата, таи наи при наличии между ними разности температур теплота будет переходить от более нагретого тела к менее нагретому, пока их температуры не сравняются. Живые организмы также функционируют при определенной температуре. Хладнокровные животные существуют при температуре окружающей среды, которая служит термостатом с медленно изменяющейся температурой. Теплокровные животные имеют систему регуляции температуры и сами являются своего рода термостатамн. Давление и температура — это интенсивные величины, т.

е. они не зависят от количества вещества. Два раствора одного и того же состава, налитые в открытые, сообщающиеся с атмосферой сосуды и сколь угодно различающихся количествах и погруженные в один и тот же термастат, имеют одинаковые давление и температуру. Поэтому эти две величины особенно широко используются в качестве независимых переменных для задания состояния системы. Если система находится в замкнутом сосуде, то постоянным является ее объем, который и рассматривают в качестве одного из параметров состояния. Однако объем — это экстенсивная величина, т. е. величина прн прочих равных условиях пропорциональная количеству вещества в системе. При описании состояния отдельной фазы обычно используют не полные экстенсивные величины, а относят их к 1 моль вещества, т.

е. пользуются молярными величинами. В дальнейшем полные и молярные величины будем обозначать одними и теми же буквами, но, например, полный объем системы будет обозначаться р', а молярный объем фазы или гомогенной системы Р'. Между молярным объемом, давлением и температурой существует определенная связь, описываемая уравнением состояния системы. Так, уравнение Клапейрона — Менделеева описывает состояние идеального газа, уравнение Вап-дер-Ваальса — взаимосвязь параметров состояния реального газа.

Конечно, не для любой системы можно записать уравнение состояния в виде достаточно простой формулы. Но важно, что такая зависимость существует. Иными словами, молярный объем какого-либо вещества при определенном давлении и температуре — величина постоянная. Поэтому уравнение состояния может быть всегда найдено из эксперимента и представлено в виде таблицы значений $~, соответствующих разным наборам значений р и Т. Молярный объем конденсированных систем значительно слабее зависит от р и Т, чем у газов. В не слишком большой области изменения этих параметров такой зависимостью можно пренебречь. Если необходимо учесть изменения объема твердых тел и жидкостей при изменениях температуры и давления, можно воспользоваться эмпирическими понятиями коэффициента объемного расширения и коэффициента сжимаемости.

Коэффициент объемного расширения — величина, показывающая относительное увеличение молярного объема жидкости при нагревании на 1'. Из этого определения следует, что если при некоторой температуре То молярный объем равен то, то при произвольной температуре Т объем 1/'=т' е ~г — пп о или, если а1Т вЂ” То) <<1 ~'= 1о'о+ 1;а 1Т вЂ” Т,1. Коэффициент сжимаемости — величина, показывающая относительное уменьшение объема при увеличении давления на единицу: в силу чего или при ф (р — ро) СС1 о =" о тор<Р ро1- Значения коэффициента объемного расширения и коэффициента сжимаемости весьма невелики. Например, для воды а= =0,00021 К-', а р 5.10 " Па '.

152 $9.2. Внутренняя энергия Все макроскопяческне свойства снстемы, рассматриваемые как функции параметров, определяющнх состояние системы, называют г/тумкциялги состоянии система. Одна нз важнейших функций состояния — внутренняя энергия. Внутренней энергией называют ту часть энергии системы, которая не связана с кинетической энергней ее движения как целого н нахождением ее во внешнем силовом поле.

Внутренняя энергия складывается нз энергии термнческого возбуждения (энергян поступательного, вращательного, колебательного движения молекул, энергии нх электронного возбуждения), энергнн химических связей н энергии нековалентных взаимодействий. По Ю а определению, ннутренняя энергня вещества прн данных температуре я давленнн не завяснт от того, находится лн тело в состоянии покоя нлп движения. уйд Внутренняя энергия есть величина экстенсивная, н поэтому в Ркс. 61. Соотношение между ми- нимумом кривой яотевдввльной дальнейшем, если это спецнально звергвв двукатомкой молекулы тт не оговорено, речь будет идти о мо- н энергией овзрывз связи лярной внутренней энергии.

Последняя измеряется в Дж/моль н кДж/моль. Физический смысл имеет лишь изменение внутренней энергнн, сопровождающее некоторое изменение состояння сястемы. Поскольку процессы, изучаемые в рамках фнзнческой химии, не сопровождаются превращениями атомов, то сравнивать внутреннне энергии двух систем можно лишь в случае, если онн содержат одинаковое число одинаковых атомов.

Можно, например, сравнить внутреннюю энергию 1 моль водорода Нз с внутренней энергней2 моль атомарного водорода, внутреннюю энергию 1 моль Н, н 1 моль С!з с внутренней энергней 2 моль НС1. Но бессмысленно сравнивать внутреннюю энергию 1 моль НС1 я 1 моль Нз. Чтобы приписать внутренней энергии определенное значение, нужно задать начало отсчета энергии для каждого элемента. Естественно в качестве начала отсчета выбрать энергию ! моль нзолнрованных (т. е. находящнхся в виде идеального газа), покоящихся н невозбужденных атомов элемента. Прн таком начале отсчета внутренняя энергия покоящихся невозбужденных двухатомных молекул, находящихся в состоянии ндеального газа, равна взятой со знаком минус энергии разрыва химической связи, нлн, точнее, энергни разрыва химических связей в 1 моль молекул. Эту велнчнну называют также энергией связи.

Отнесенная к одной мо- ленуле эта величина равна Р— Чзйч, где Р— глубина минимума кривой потенциальной энергии молекулы (см. $4.1); ч — частота колебаний вдоль связи; '/зйч — энергия низшего нолебательного состояния молекулы (рис. 61), Например, для Нз энергия разрыва связи равна 43!,9 нДж/моль; для С1з — 238,9 кДж/моль; для НС1 — 427,3 иДж/моль. Из этих величин видно, что внут.

ренняя энергия за вычетом энергии термического возбуждения для 1 моль Нз н 1 моль С!з равна в рассматриваемой системе отсчета — 670,8 иДж, а энергия 2 моль НС1 равна — 854,6 кДж, т. е. существенно ниже. Внутренняя энергия покоящихся многоатомных молекул в состоянии идеального газа равна сумме энергий разрыва всех химических связей в этой молекуле (энергий связей). Эта величина может быть представлена иак взятая со знаком минус сумма энергий разрыва отдельных связей в рассматриваемой молекуле и в частицах, образующихся из нее при последовательном разрыве связей. Например, энергия разрыва связи Π— Н в молекуле НзО, приводящая и образованию атома Н и свободного радикала ОН, равна 493,8 кДж/моль.

Энергия разрыва связи в двух- атомной частице ОН равна 423,7 иДж/моль. Следовательно, внутренняя энергия паров воды за вычетом энергии термического возбуждения составляет — 917,5 кДж/моль. Из этого примера ясно, что энергия разрыва связи зависит не только от того, между какими атомами эта связь образована, но и от того, в какой частице эта связь находится. Аналогично внутренняя энергия молекулы этилена за вычетом энергии термического возбуждения может быть вычислена исходя из энергии разрыва двойной связи С =С в этилене, энергии разрыва связи С вЂ” Н в образующихся двух частицах СНз и энергии разрыва связи в свободных радикалах СН.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
5,27 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6521
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее