Внутрішня енергія U характеризує загальний запас енергії руху і взаємодії всіх частинок, що складають систему. Вона включає енергію поступального і обертального руху молекул, енергію внутрішньомолекулярних коливання атомів і атомних груп, енергію обертання електронів в атомах, енергію, яка полягає в ядрах атомів, і інші види енергії. У внутрішню енергію не входить кінетична енергія системи в цілому і її потенційна енергія в поле зовнішніх сил.
Абсолютне значення U визначити неможливо. Однак для цілей термодинаміки цього і не потрібно. Термодинаміка використовує зміна внутрішньої енергії DU (DU = U2 - U1). Індекс 1 відповідає початковому, а індекс 2 - кінцевого стану процесу. Величина DU позитивна, якщо в процесі внутрішня енергія зростає. Зміна внутрішньої енергії DU залежить тільки від параметрів стану (р, Т, V і ін.), Тому внутрішня енергія є функцією стану системи.
Функція стану - така термодинамічна функція, зміна якої не залежить від шляху переходу системи з початкового стану в кінцеве, а залежить тільки від параметрів цих станів.
Робота А і теплота Q - дві можливі форми передачі енергії. Вони залежать від шляху переходу системи з початкового стану в кінцеве, і, отже, не є функціями стану.
Передача теплоти або вчинення роботи здійснюються тільки при взаємодії системи з зовнішнім середовищем або з іншими системами.
Робота - макроскопічна форма передачі енергії в результаті подолання зовнішніх сил. На малюнку 1а показано, як при знятті обмежувача газ розширюється, від обсягу V1 до об'єму V2. При цьому відбувається робота проти зовнішнього тиску РВН:
Всі теми даного розділу:
І РОЗВИТОК
Всі відомі хімічні реакції незалежно від природи реагуючих речовин супроводжуються різними фізичними явищами - виділенням або поглинанням теплоти, світла, зміною про
Ідеальні гази. Рівняння стану газів
Рівнянням стану ідеального газу є рівняння Клапейрона-Менделєєва; найпростішим рівнянням стану реального газу - рівняння Ван-дер-Ваальса. Тут слід нап
Перший закон термодинаміки
Перший закон термодинаміки є постулатом. Це означає, що цей закон не може бути доведений логічним шляхом, а випливає з суми людського досвіду. справед
Закон Гесса. Наслідки із закону Гесса
Термохимия - розділ фізичної хімії, в якому вивчаються теплові ефекти хімічних реакцій. Тепловий ефект хімічної реакції - це теплота, котора
Стандартні теплові ефекти
Для зручності зіставлення теплових ефектів, а також інших термодинамічних функцій вводиться уявлення про стандартний стан речовини. Для твердих і рідких речовин в якості стандартних з
Перше наслідок із закону Гесса
Це наслідок пов'язано з теплотамі освіти сполук. Теплотою (ентальпією) утворення з'єднання називається кількість теплоти, що виділяється або поглинається при утворенні 1 мовляв
Другий наслідок із закону Гесса
У деяких випадках зручніше обчислювати тепловий ефект реакції по теплотам (ентальпія) згоряння речовин, що беруть участь в реакції. Теплотою (ентальпією) згоряння з'єднання називається ті
Поняття про ентропію. Статистична термодинаміка і фізичний зміст ентропії.
Всі процеси, що протікають в природі, можна розділити на мимовільні і несамопроізвольное. Мимовільні процеси протікають без витрати енергії ззовні; для про
Зміна ентропії як критерій самочинного протікання процесу в ізольованій системі.
Мимовільні процеси йдуть без витрати енергії ззовні. Мимовільне протягом процесу пов'язано з необоротністю. Незворотними в термодінамі
Постулат Планка. (Третій закон термодинаміки).
На відміну від внутрішньої енергії та ентальпії, для ентропії можна визначити абсолютні значення. Ця можливість з'являється при використанні постулату Планка, котори
термодинамічні потенціали
Математичний апарат термодинаміки будується на основі об'єднаного рівняння першого і другого законів термодинаміки для оборотних процесів: dU = T · d
Зміна енергії Гіббса в хімічних реакціях
Розрахунок DG для хімічних процесів можна здійснити двома способами. У першому способеіспользуется співвідношення (27): DG = D
Хімічний потенціал.
Розглянемо системи, в яких змінюються кількості речовин. Ці зміни можуть відбуватися в результаті хімічних реакцій або фазових переходів. При цьому змінюють
Правило фаз Гіббса
Компонент - міститься в системі хімічно однорідна речовина, що може бути виділено з системи і може існувати в ізольованому вигляді тривалий
однокомпонентні системи
При k н = 1 рівняння правила фаз набуде вигляду: С = 3 - Ф, Якщо в співвідношенні 1 фаза, то С = 2, гово
Фазова діаграма води
Фазова діаграма води в координатах р - Т представлена на Рис.8. Вона складена з 3 фазових полів - областей різних (р, Т) -Значення, при до
Фазова діаграма сірки
Кристалічна сірка існує у вигляді двох модифікацій - ромбічної (S р) і моноклінної (S м). Тому можливо существова
Рівняння Клаузіуса - Клапейрона
Рух уздовж ліній двофазної рівноваги на фазовій діаграмі (С = 1) означає узгоджене зміна тиску і температури, тобто р = f (Т). Загальний вигляд такої функції для однокомпонен
ентропія випаровування
Мольная ентропія випаровування DSісп = DHісп / Ткип дорівнює різниці Sпара - Sжідк. оскільки Sп
ХІМІЧНА РІВНОВАГА
Термодинамічних рівновагою називається такий стан системи, характеристики якого (температура, тиск, об'єм, концентрації) не змінюється в часі при постоянств
Закон дії мас. константи рівноваги
Кількісною характеристикою хімічного рівноваги є константа рівноваги, яка може бути виражена через рівноважні концентрації Сi,
Ізобара і ізохора хімічної реакції
Для отримання залежності константи рівноваги Кр від температури використовуємо рівняння Гіббса-Гельмгольца:
ТЕРМОДИНАМІКА РОЗЧИНІВ
Існування абсолютно чистих речовин неможливо - будь-яка речовина обов'язково містить домішки, або, іншими словами, будь-яка гомогенна система багатокомпонентна. Розчин - гомогенна систе
Освіта розчинів. розчинність
Концентрація компонента в розчині може змінюватися від нуля до деякого максимального значення, званого розчинність компонента. Розчинність - концентрація компонента в насиченому
Розчинність газів в рідинах
Розчинність газів в рідинах залежить від ряду факторів: природи газу і рідини, тиску, температури, концентрації розчинених в рідині речовин (особливо силь
Взаємна розчинність рідин
Залежно від природи, рідини можуть змішуватися в будь-яких співвідношеннях (у цьому випадку говорять про необмежену взаємної розчинності), можуть бути практично нер
Розчинність твердих речовин в рідинах
Розчинність твердих речовин в рідинах визначається природою речовин і, як правило, істотно залежить від температури; відомості про розчинність твердих тіл мети
Тиск насиченої пари розбавлених розчинів. Закон Рауля.
Уявімо, що в рівноважну систему рідина А - пар А введено деяка речовина В. При утворенні розчину молярна частка розчинника Xа станів
Відхилення від закону Рауля
Якщо обидва компонента бінарного (що складається з двох компонентів) розчину летючий, то пар над розчином буде містити обидва компонента. Розглянемо бінарний розчин, сос
Температура кристалізації розбавлених розчинів
Розчин, на відміну від чистої рідини, не твердне цілком при постійній температурі. При деякій температурі, званої температурою початку кристалізації
Температура кипіння розведених розчинів
Температура кипіння розчинів нелетких речовини завжди вище, ніж температура кипіння чистого розчинника при тому ж тиску. Розглянемо р - T діаграму з
Поняття активності розчиненої речовини
Якщо концентрація розчиненої речовини не перевищує 0.1 моль / л, то розчин неелектроліту зазвичай вважають розведеним. У таких розчинах взаємодія між молекулами
Колігативні властивості
Деякі властивості розчинів залежать тільки від концентрації розчинених частинок і не залежать від їх природи. Такі властивості розчину звуться Колігативні. При цьому даж
Теорія електролітичноїдисоціації. ступінь дисоціації
Електроліти - речовини, розплави або розчини яких проводить електричний струм внаслідок дисоціації на іони. Для пояснення особливостей властивостей розчинів електролітів С.Арреніус пропоз
Слабкі електроліти. Константа дисоціації
Процес дисоціації слабких електролітів є оборотним. В системі встановлюється динамічна рівновага, яке може бути кількісно оцінений константою ра
сильні електроліти
Сильні електроліти в розчинах будь-яких концентрацій повністю дисоціюють на іони і, отже, закономірності, отримані для слабких електролітів, не можуть застосовуватися до сильних електролітів б
Електропровідність розчинів електролітів
Електричний струм є впорядковане переміщення заряджених частинок. Розчини електролітів мають іонною провідністю, зумовленої переміщенням іонів в електричні
Електричні потенціали на фазових межах
При зіткненні металевого електрода (провідника з електронною провідністю) з полярним розчинником (водою) або розчином електроліту на межі електрод - рідина виникає двой
Гальванічний елемент. ЕРС гальванічного елемента
Розглянемо найпростіший гальванічний елемент Даніеля-Якобі, що складається з двох напівелементів - цинкової і мідної пластин, поміщених в розчини сульфатів цинку і міді відповідно, які соедине
Електродний потенціал. рівняння Нернста
ЕРС гальванічного елемента E зручно представляти у вигляді різниці деяких величин, що характеризують кожен з електродів - електроднихпотенціалів; про
електроди порівняння
Для визначення потенціалу електрода необхідно виміряти ЕРС гальванічного елемента, складеного з випробуваного електрода і електрода з точно відомим потенціал
індикаторні електроди
Електроди, оборотні щодо іона водню, використовуються на практиці для визначення активності цих іонів в розчині (і, отже, рН розчину) потенціоме
Окислювально-відновні електроди
На відміну від описаних електродних процесів в разі окислювально-відновних електродів процеси отримання та віддачі електронів атомами або іонами відбуваються
Швидкість хімічної реакції
Основне поняття хімічної кінетики - швидкість хімічної реакції. Швидкість хімічної реакції є зміна концентрації реагуючих речовин в одиницю часу. математичного
Основний постулат хімічної кінетики
(Закон дії мас в хімічній кінетиці) В основі хімічної кінетики лежить основний постулат хімічної кінетики: Швидкість хімічної реакції прямо пропорції
Реакції нульового порядку
Підставами в рівняння (74) вираз (71), з урахуванням того, що розрахунок ведеться по вихідному речовині А (що обумовлює вибір знака «мінус»):
Реакції першого порядку
Підставами в рівняння (75) вираз (71): Інтегрування
Реакції другого порядку
Розглянемо найпростіший випадок, коли кінетичне рівняння має вигляд (76). В цьому випадку з урахуванням (71) можна записати:
СН3СООС2Н5 + Н2О -> СН3СООН + С2Н5ОН
Якщо проводити цю реакцію при близьких концентраціях етилацетату і води, то загальний порядок реакції дорівнює двом і кінетичне рівняння має наступний вигляд:
Методи визначення порядку реакції
Для визначення приватних порядків реакції використовується метод надлишкових концентрацій. Він полягає в тому, що реакція проводиться в умовах, коли концентрація одного з реагентів багато мен
паралельні реакції
Вихідні речовини одночасно можуть утворювати різні продукти реакції, наприклад, два або більше ізомери:
Ланцюгова реакція
Ці реакції складаються з ряду взаємопов'язаних стадій, коли частинки, що утворюються в результаті кожної стадії, генерують наступні стадії. Як правило, ланцюгові реакції протікають за участю вільних
Рівняння Вант-Гоффа і Арреніуса.
Константа швидкості реакції k в рівнянні (72) є функція температури; підвищення температури, як правило, збільшує константу швидкості. Перша спроба врахувати вплив температури була зро
фотохімічні реакції
Подолання бар'єру активації при взаємодії молекул може здійснюватися шляхом подачі енергії системі у вигляді квантів світла. Реакції, в яких активація частинок
Каталозі
Швидкість хімічної реакції при даній температурі визначається швидкістю утворення активованого комплексу, яка, в свою чергу, залежить від величини енергії
рівняння Міхаеліса
Ферментативний каталіз - каталітичні реакції, що протікають за участю ферментів - біологічних каталізаторів білкової природи. Ферментативний каталіз має дві характерні особеннос
Отримання дисперсних систем
Колоїдні системи за ступенем дисперсності займають проміжне положення між істинними розчинами (молекулярно або іонно-дисперсними системами) і грубодисперсних
Молекулярно кінетичні властивості дисперсних систем
Для роздроблених частинок характерно броунівський рух. Воно тим інтенсивніше, чим менше діаметр частинок і менше в'язкість середовища. При діаметрі частинок, що дорівнює 3-4 мкм, броунівський рух ви
Оптичні властивості колоїдних систем
Для колоїдних систем характерно матове (зазвичай блакитне) світіння, яке можна спостерігати на темному тлі при пропущенні через них пучка світла. Це світіння на
Адсорбція. рівняння Гіббса
Адсорбцією називається явище самовільного згущення в поверхневому шарі маси речовини, що знижує своєю присутністю поверхневий натяг. Величина адсорбції (Г, моль / м
Адсорбція на межі тверде тіло - газ
При адсорбції газів на твердих тілах опис взаємодії молекул адсорбата (речовини, яке адсорбується) і адсорбенту (речовини, яке адсорбує) являє собою досить складну
Адсорбція з розчинів.
Поверхнево-активні речовини (ПАР) поверхнево-активні речовини (ПАР) зменшують поверхневий натяг. Молекули ПАР, адсорбирующихся на кордоні водний розчин
міцелоутворення
Як і адсорбція, явище міцеллообразованія, пов'язане з молекулярними взаємодіями її полярних молекул (частин молекул) і гідрофобними зчепленнями вуглеводневого ланцюга. вище
Подвійний електричний шар і електрокінетіческіе явища
При розгляді будови міцели було показано, що на поверхні колоїдних частинок утворюється подвійний електричний шар (ДЕС). Перша теорія будови ДЕС була розвинена Гельмгольцом і Перре