Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 19 стр.

      Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ                         ния: внутренней энергии U, энтальпии Н, энтропии S, энергии
                    ПРОЦЕССОВ                                    Гиббса G и энергии Гельмгольца F.
                                                                       Если система не является изолированной, то ее состояние
      Очень важно знать закономерности протекания химических     может изменяться. Изменение состояния системы называют тер-
реакций, энергетические эффекты, которыми они сопровождают-      модинамическим процессом.
ся, условия проведения реакций для того, чтобы определить пой-         Все термодинамические системы делят на гомогенные и
дет данная реакция или нет, а также для управления ходом хими-   гетерогенные.    Гомогенной называют однородную систему,
ческого процесса и достижения высокой экономической эффек-       имеющую одинаковые физические свойства во всех ее частях
тивности химического производства.                               (растворы жидкие или твердые, смеси различных газов). Гетеро-
                                                                 генной называют систему, состоящую из нескольких частей, раз-
          3.1. Основы химической термодинамики                   граниченных поверхностью раздела фаз.
                                                                       Не следует отождествлять агрегатное состояние с фа-
      Любая химическая реакция заключается в разрыве одних       зой. В то время как агрегатных состояний всего три – твердое,
и образовании других связей, поэтому она сопровождается          жидкое и газообразное, фаз может быть много даже у одного и
выделением или поглощением энергии в виде теплоты, света, ра-    того же вещества. Например, твердый углерод может находиться
боты расширения образовавшихся газов.                            в двух кристаллических модификациях (алмаз и графит), яв-
      Превращения энергии (а также изменение степени порядка     ляющихся двумя различными твердыми фазами.
в системе) сопровождают все изменения, происходящие в ми-
ре. Наука, изучающая превращения энергии, называется тер-               3.1.1. Формальная структура базовых понятий
модинамикой. Химическая термодинамика применяет законы            и уравнений равновесной и неравновесной термодинамики
термодинамики к свойствам и поведению веществ в химических               на основе уравнения Клапейрона-Менделеева
реакциях. Рассмотрим основные понятия химической термоди-
намики.                                                               Известно, что (см. главу 2.3)
      Термодинамической системой называется любой макро-                                  pV = n M RT ,                  (2.3)
скопический материальный объект термодинамического исследо-
                                                                 где универсальную газовую постоянную можно представить в
вания.
      Термодинамическая система, поверхность которой не до-      виде выражения:
пускает обмена массы с окружающей средой, называется закры-                                R = N A ⋅ kБ ,
той. Система, которая может обмениваться массой с окружаю-       а общее число молекул в виде:
щей средой, называется открытой. Система, лишенная возмож-                                N = nM ⋅ N A .
ности обмениваться с окружающей средой, как массой, так и              Обычно в теоретической физике уравнение (2.3) приводят в
энергией, называется изолированной. Состояние изолированной      виде:
системы, при котором прекращаются всякие макроскопические
                                                                                         pV = N ⋅ k Б ⋅ T .              (3.1)
изменения, и значение любой физической величины в каждой
точке системы остается постоянным называют равновесным.                Введем следующие обозначения:
      Состояние системы характеризуются функциями состоя-              1. Энтропию системы S :
                                                                                           S = N ⋅ kБ .

                             34                                                                 35