Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Функции состояния. Теплота. Изотерма, изохора, изобара, адиабата. Теплота при постоянном давлении и при постоянном объёме. Энтальпия.

В ходе любого процесса приращение внутренней энергии системы равно разности между количеством сообщенного ей тепла и совершенной ею работой

ΔU=Q-A

Внутренняя энергия – величина, характеризующая общий запас энергии системы: движения и взаимодействия частиц, составляющих систему.

Функция состояния – величина, зависящая исключительно от состояния термодинамических параметров системы, но не от пути достижения этого состояния системой.

В случае работы при постоянном давлении появляется необходимость постоянного учета работы по расширению газа. Чтобы этого избежать, используют понятие энтальпии

H=U+pV

Энтальпия является мерой теплоты для химических процессов, протекающих при постоянном давлении, а внутренняя энергия – при постоянном объеме.

Изотермический процесс идет при постоянной температуре;

Изобарический процесс идет при постоянном давлении;

Изохорический процесс идет при постоянном объеме;

Адиабатический процесс идет при отсутствии обмена энергией.

 

Бонусное:

Уравнения изотермического и адиабатического расширения газа

Какие еще функции состояния Вы знаете? А какие величины, не являющиеся функциями состояния?

Теплота равновесного процесса.

Дополнительная литература для подготовки:

Эт – 2.1-2.4

Яр – 1.2

Ер – Г1 §1-4,6

http://elementy.ru/trefil/21218

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7971-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/1_2.swf

5.  Термохимия. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и следствия. Энтальпия реакции. Энтальпии (теплоты) образования. Энтальпии (теплоты) сгорания. Стандартные состояния и стандартные условия.

Термохимия исследует теплоты протекания процессов. Тепловым эффектом химической реакции обычно называют теплоту, выделяемую или поглощаемую в ходе процесса при постоянном объеме или давлении. При постоянном давлении используют энтальпию процесса.

Закон Гесса: Тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном давлении или постоянном объеме, не зависит от пути реакции, а определяется только состоянием реагентов и продуктов реакции.

Цикл Гесса:

Следствия:

     Δ_rH°=∑Δ_fH°(продуктов) - ∑Δ_fH°(реагентов)

     Δ_rH°=∑Δ_сгорH°(реагентов) - ∑Δ_сгорH°(продуктов)

Энтальпия образования соединения – энтальпия процесса, в котором 1 моль данного соединения получается из простых веществ в наиболее устойчивом агрегатном состоянии (фазе).

Энтальпия сгорания соединения – энтальпия процесса, в котором 1 моль данного соединения окисляется кислородом до CO₂, воды, оксидов высших степеней окисления и т.п.

Стандартное состояние - это состояние чистого вещества при давлении 1 атм. и заданной температуре.

 

Бонусное:

Экзотермические и эндотермические процессы.

Вывести следствия закона Гесса

Цикл Гесса для энергии кристаллической решетки, энергии ионизации и т.д.

Дополнительная литература для подготовки:

Эт – 4.1, 4.2

Яр – 1.3

Ер – Г1 §7-10

Ле – Ч1 §1-4

http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431942/Kaloriya_i_ee_istoriya

 

Второй закон термодинамики. Его формулировки. Энтропия как функция состояния. Статистическая трактовка понятия энтропии. Изменение энтропии при необратимых процессах. Принцип возрастания энтропии. Стандартная энтропия вещества. Энтропия реакции.

Существуют процессы, не противоречащие первому закону термодинамики, протекание которых невозможно. [ Хотя бы один пример ]

При обратимом (равновесном процессе)

ΔS=Q/T

Чтобы процесс был необратимым:

ΔS>Q/T

В изолированной системе самопроизвольно могут протекать только процессы, сопровождающиеся ростом энтропии.

Энтропия – мера беспорядка системы. Определяется вероятностью данного состояния:

S=k lnW

В отличие от энтальпии, абсолютную энтропию можно определить. Энтропия реакции определяется аналогично энтальпии реакции – через разницу энтропий продуктов и реагентов.

Δ_rS°=∑S°(продуктов) - ∑S°(реагентов)

 

Бонусное:

Постулаты Клаузиуса и Томсона.

Объяснение энтропии через комбинаторику и вероятность.

Термодинамическая вероятность.

 

Дополнительная литература для подготовки:

Эт – 5.1,5.2

Яр – Глава 2

Ер – Г 2 §1-4

http://elementy.ru/trefil/21219?context=20442

http://trv-science.ru/2011/09/13/vtoroe-nachalo-termodinamiki-naveyano-petrikom/

https://geektimes.ru/post/246406/