Физическая химия. Учебное пособие. Килимник А.Б. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

зуются одинаковыми значениями T. Указанное свойство описывает систему с точки зрения «тёплая – холодная», и его
можно связать с температурной шкалой.
Так как функция T(P,
V
) = 0 эквивалентна f(P,
V,
T
) = 0, то нулевой закон термодинамики утверждает существование
уравнения состояния идеального газа Менделеева – Клапейрона:
PV = nRT.
1.2. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Представим себе, что изолированная система в процессе изменения преодолевает некие силы, то есть совершает ра-
боту.
Пусть система совершила круговой процесс
3
: она поглотила теплоту Q и произвела работу A. В соответствии с зако-
ном сохранения энергии в изолированной термодинамической системе общее количество энергии постоянно. Следова-
тельно, Q = A.
Если система совершает незамкнутый процесс, переходя из состояния I в состояние II по некоторому пути, то, в об-
щем случае, поглощённая теплота не равна произведённой работе. При возврате из состояния II в состояние I система
также поглощает некое количество теплоты, не равное совершённой ею работе.
В целом, система совершила круговой процесс, и поэтому
Q
1
+ Q
2
= A
1
+ A
2
или Q
1
– A
1
= – (Q
2
– A
2
).
Таким образом, разность между теплотой, поглощённой системой, и работой, ею совершённой, является для дан-
ных начальных и конечных состояний величиной постоянной и не зависящей от пути проведения процесса. Разность
(Q – A) равна изменению некоторого свойства системы. Его называют внутренней энергией (U
).
В каждом состоянии система обладает некоторым различным количеством внутренней энергии. Поэтому при пере-
ходе системы из состояния I в состояние II наблюдается изменение внутренней энергии ∆U = U
2
– U
1
. Следовательно, Q –
A = ∆U.
Если это уравнение представить в виде Q = ∆U + A, то первый закон термодинамики можно сформулировать так:
Поглощённая системой теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы и совершение системой
внешней работы.
Внутренняя энергия является свойством системы.
Если система испытывает лишь бесконечно малые изменения, то элементарное количество поглощённой ею теплоты
будет равно сумме полного дифференциала внутренней энергии и элементарного количества совершённой ею внешней
работы: δQ = dU + δA.
Первый закон термодинамики был установлен Г.И. Гессом в 1840 году.
3
Круговой процесс – это процесс, при котором термодинамическая сис-
тема, претерпев ряд превращений, возвращается в исходное состояние.
Герман Иванович Гесс (1802 – 1850).
Родился 7 августа 1802 г. в Женеве. Русский химик.
Окончил Дерптский университет (доктор медицины, 1825). Совершенствовал образование в Стокгольмском
университете (1825). Профессор Петербургского технологического института (с 1830) и Петербургского горного
института (1832 – 1849).
Один из основоположников термохимии. Установил (1840), что при смешении нейтральных солевых раство-
ров тепловой эффект отсутствует (закон термонейтральности). Показал, что при нейтрализации грамм-
эквивалента любой сильной кислоты сильным основанием всегда выделяется одинаковое количество теплоты. От-
крыл в 1830 – 1834 гг. четыре новых минерала (вертит, уваровит, гидроборацит и фольбортит) и установил их со-
став. Впервые изучил минерал теллурид серебра и предложил (1833) способ получения теллура из него. В честь Гес-
са этот минерал назван гесситом. Открыл (1837) сахарную кислоту.
Автор учебника «Основания чистой химии» (1831), выдержавшего семь изданий. Впервые в России предложил
(1849) систематику химических элементов.
Академик Петербургской АН (1830).
1.3. ТЕРМОХИМИЯ
Химические реакции сопровождаются выделением (экзотермические реакции) или поглощением (эндотермические
реакции) теплоты.
Процессы проводят при постоянном объёме V и постоянной температуре T (изохорно-изотермный процесс) или при
постоянном давлении P и постоянной температуре T (изобарно-изотермный процесс). Теплоту для изохорно-изотермного
процесса обозначим Q
v
, а для изобарно-изотермного процесса – Q
p
.
Если процесс проводится в изохорно-изотермных условиях, то, в соответствии с первым законом термодинамики,
работа не совершается и поглощённая системой теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы: Q
v
=
∆U.

Страницы