Химическая термодинамика. Лямина Г.В - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

45
где ∆H
0
– теплота фазового перехода 1 моль вещества; Т –
абсолютная температура фазового перехода.
4. Изменение энтропии в процессе диффузии при
смешении идеальных газов при постоянном давлении и
температуре (изобарно-изотермический процесс) вычисля-
ется по уравнению
2
2
1
1
lnlnΔ
V
V
n
V
V
nRS
,
где n
1
, n
2
– число молей первого и второго газов; V
1
, V
2
–
начальные объемы обоих газов; V – конечный объем смеси
газов (V= V
1
+V
2
).
5. Вычисление изменения энтропии по электрохими-
ческим данным по уравнению
T
zFEH
S
0
Δ
Δ
,
где ∆H
0
– тепловой эффект химической реакции; F – число
Фарадея; Е – электродвижущая сила электрохимического
элемента; z – число электронов, участвующих в реакции.
Статистическая интерпретация понятия энтропии
Больцман вывел соотношение, связывающее абсо-
лютную энтропию с числом микроскопических состояний
системы, соответствующих данному макроскопическому
состоянию (или термодинамической вероятностью):
S = k lnW, (4.9)
где k = R/N
A
= 1,38·10
-23
Дж/К– постоянная Больцмана, а W –
число микроскопических состояний системы.
Макроскопическое состояние включает в себя множе-
ство микроскопических состояний. Их число для различных
систем может подсчитываться по-разному. По Больцману,
макроскопическое состояние определяется количеством час-
тиц на каждом энергетическом уровне. Частицы имеют свой
46
номер, а полная энергия системы постоянна. Микроскопиче-
ские состояния отличаются друг от друга распределением
частиц по уровням энергий.
В термодинамике мы имеем дело с системами, состоя-
щими из огромного числа частиц, с множеством макросо-
стояний с различными W. Из формулировки второго начала
термодинамики следует, что в изолированной системе при
самопроизвольном процессе энт
ропия возрастает. Система
будет самопроизвольно стремиться к макросостоянию с мак-
симальным W. Отсюда энтропию можно рассматривать как
меру хаоса системы. Таким образом, энтропия количественно
характеризует термодинамическую вероятность того или
иного состояния индивидуального вещества или системы.
Тогда второе начало термодинамики можно сформулировать
так: всякая изолированная система самопроизвольно стре-
мится принять состояние, характеризующееся максималь-
ной т
ермодинамической вероятностью.
В отличие от абсолютных значений внутренней энергии
и энтальпии, которые невозможно вычислить, абсолютные
значения энтропии поддаются определению как для слож-
ных, так и для простых веществ из-за наличия у них началь-
ной точки в шкале отсчета, устанавливаемой третьим зако-
ном термодинамики.
Третье начало термодинамики иначе на
зывают посту-
латом Планка: при температуре абсолютного нуля (Т = 0 К)
энтропия идеальных кристаллов любого простого вещества
или соединения равна нулю: S = 0.
При абсолютной температуре T = 0 К чистые химиче-
ские вещества образуют идеальные кристаллы, и их состоя-
ние можно описать только одним способом (W = 1), а лога-
рифм единицы равен нулю. Согласно выражению (4.9), и эн-
тропи
я при этой температуре равна нулю.
Имеются и другие формулировки третьего начала тер-

Страницы