Физическая и коллоидная химия. Балдынова Ф.П. - 9 стр.

UptoLike

Составители: 

19 20
Самопроизвольными называют процессы, которые
протекают в системе без затраты энергии извне.
Различают необратимые и обратимые (квазистатиче-
ские) процессы.
Необратимые процессы идут самопроиз-
вольно лишь в одном направлении. После протекания этих
процессов, сопровождающихся изменениями в системе и
окружающей среде, невозможно вернуть одновременно и
систему и окружающую среду в исходное состояние.
Обратимыми являются процессы, после которых сис-
тему и окружающую среду можно вернуть в исходное со-
стояние.
Смысл второго закона термодинамики состоит в том,
что любой самопроизвольный процесс протекает в направ-
лении, при котором система из менее вероятного состояния
переходит в более вероятное.
Другими словами, самопроизвольному протеканию
процесса способствует увеличение неупорядоченности в
системе.
Для характеристики меры
неупорядоченности исполь-
зуется термодинамическая функция, которая
называется
энтропией S
.
Энтропия связана с термодинамической вероятностью
системы уравнением Больцмана:
S= k lnW, (I-25)
где k- постоянная Больцмана (k= 13,805 10
-24
Дж/град.)
Под термодинамической вероятностью W понимают
число микросостояний, с помощью которых можно осуще-
ствить данное макросостояние. Чтобы определить термоди-
намическую вероятность системы, нужно найти число раз-
личных вариантов положений всех частиц системы в про-
странстве.
Чем больше W, тем хаотичнее система, тем больше
величина энтропии. Нагревание вещества приводит к уве-
личению энтропии, а охлаждениек уменьшению.
Энтропия является функцией состояния системы и не
зависит от пути перехода из одного состояния в другое:
S = S
2
- S
1
=
T
Q
2
1
. (I-26)
Изменение энтропии системы при реакции превышает
или равно отношению сообщенной системе тепла на абсо-
лютную температуру:
S
T
Q
или d S δQ / T. (I-27)
Уравнение (1-27) представляет математическое выра-
жение второго начала термодинамики. В этом уравнении
знак неравенства относится к необратимым самопроизволь-
ным процессам, а знак равенствак обратимым процессам.
Фазовые переходы сопровождаются определенным
тепловым эффектом, который называется
теплотой фазо-
вого перехода
∆Н
ф.п.
, и является изотермическими процес-
сами (Т
ф.п.
= const). Для фазового перехода одного моля ве-
щества изменение энтропии равно:
S=
..
..
пф
пф
T
Н
(I-28)
Энтропия увеличивается при плавлении, так как раз-
рушается упорядоченная кристаллическая решетка, при ис-
парении жидкости и при сублимации вещества. Противопо-
ложные процессы: кристаллизация, конденсация и десубли-
мация, сопровождаются уменьшением неупорядоченности в
системе, следовательно, уменьшением энтропии.
При изменении температуры вещества от Т
1
до Т
2
при
постоянном давлении изменение энтропии определяется по
формуле:
S=
T
dТС
р
Т
Т
2
1
(I-29)
      Самопроизвольными называют процессы, которые                   Энтропия является функцией состояния системы и не
протекают в системе без затраты энергии извне.                  зависит от пути перехода из одного состояния в другое:
      Различают необратимые и обратимые (квазистатиче-                                         2
                                                                                                 ∆Q
ские) процессы. Необратимые процессы идут самопроиз-                           ∆ S = S 2- S 1= ∫     .               (I-26)
                                                                                                 T
вольно лишь в одном направлении. После протекания этих                                         1

процессов, сопровождающихся изменениями в системе и                  Изменение энтропии системы при реакции превышает
окружающей среде, невозможно вернуть одновременно и             или равно отношению сообщенной системе тепла на абсо-
систему и окружающую среду в исходное состояние.                лютную температуру:
      Обратимыми являются процессы, после которых сис-                           ∆Q
                                                                            ∆S≥        или d S ≥ δQ / T.              (I-27)
тему и окружающую среду можно вернуть в исходное со-                              T
стояние.                                                             Уравнение (1-27) представляет математическое выра-
      Смысл второго закона термодинамики состоит в том,         жение второго начала термодинамики. В этом уравнении
что любой самопроизвольный процесс протекает в направ-          знак неравенства относится к необратимым самопроизволь-
лении, при котором система из менее вероятного состояния        ным процессам, а знак равенства – к обратимым процессам.
переходит в более вероятное.                                         Фазовые переходы сопровождаются определенным
      Другими словами, самопроизвольному протеканию             тепловым эффектом, который называется теплотой фазо-
процесса способствует увеличение неупорядоченности в            вого перехода ∆Нф.п., и является изотермическими процес-
системе.                                                        сами (Тф.п. = const). Для фазового перехода одного моля ве-
      Для характеристики меры неупорядоченности исполь-         щества изменение энтропии равно:
зуется термодинамическая функция, которая называется                                       ∆Н ф.п.
энтропией S.                                                                           ∆S=                           (I-28)
      Энтропия связана с термодинамической вероятностью                                     Tф.п.
системы уравнением Больцмана:                                        Энтропия увеличивается при плавлении, так как раз-
                      S= k lnW,                       (I-25)    рушается упорядоченная кристаллическая решетка, при ис-
где k- постоянная Больцмана (k= 13,805 10-24Дж/град.)           парении жидкости и при сублимации вещества. Противопо-
      Под термодинамической вероятностью W понимают             ложные процессы: кристаллизация, конденсация и десубли-
число микросостояний, с помощью которых можно осуще-            мация, сопровождаются уменьшением неупорядоченности в
ствить данное макросостояние. Чтобы определить термоди-         системе, следовательно, уменьшением энтропии.
намическую вероятность системы, нужно найти число раз-               При изменении температуры вещества от Т1 до Т2 при
личных вариантов положений всех частиц системы в про-           постоянном давлении изменение энтропии определяется по
странстве.                                                      формуле:
      Чем больше W, тем хаотичнее система, тем больше                                  Т2
                                                                                          С р dТ
величина энтропии. Нагревание вещества приводит к уве-                             ∆S= ∫                         (I-29)
личению энтропии, а охлаждение – к уменьшению.                                         Т1   T


                                                           19   20