Химическая термодинамика. Лямина Г.В - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

49
янных давлении и температуре, складывается из работы
против сил давления и полезной работы:
A = – pV + A
полезн
.
(4.15)
Подставив в уравнение (4.14) значение изменения энталь-
пии, получим:
G = U – TS + pV.
(4.16)
Комбинируя уравнения (4.1) и (4.15) с уравнением (4.16),
для изменения свободной энергии Гиббса получим:
G = –pV + A
полезн
+ TS + pV – TS.
Сократив подобные члены, получим выражение:
G = A
полезн
.
(4.17)
Из выражения (4.17) вытекает физический смысл из-
менения энергии Гиббса: изменение свободной энергии
равно максимальной полезной работе, которую совершает
система в изобарно-изотермическом процессе.
Иными словами, это энергия, которую можно «изъ-
ять» из системы в виде полезной работы. Поэтому она и
называется «свободной».
Энергия Гиббса является критерием направления и
равновесия. При необратимом самопроизвольном протек
а-
нии процесса она уменьшается, т.е. G < 0; при обратимом
протекании процесса или в момент равновесного состояния
G = 0.
4.1. Примеры решения типовых задач
Пример 1. Вычислить изменение энтропии при на-
гревании одного моля CdS от – 120 до 0 °С, если зависи-
мость мольной теплоемкости от температуры выражается
уравнением
С
Р
= 54,0 + 3,8·10
-3
Т, Дж/мольК.
50
Решение
Изменение энтропии рассчитывается по формуле

273
173
3
273
173
d
103,8
d
dΔ
2
1
T
T
T
T
T54
T
T
C
nS
T
T
p

24,97173273103,8
173
273
2,3lg54,0
3
КДж/моль .
Пример 2. При охлаждении 12 л кислорода от 200
до – 40 °С давление повышается от 10
5
до 6,0·10
6
Н/м
2
. Рас-
считать изменение энтропии, если
С
0
р
= 29,2 Дж/моль·К
(считать кислород идеальным газом).
Решение
Находим число молей кислорода из уравнения со-
стояния идеального газа:
,30520
473314,8
101210
35
RT
pV
n
.
Поскольку в процессе меняется и давление, и температура,
1
2
2
1
lnlnΔ
T
T
C
P
P
RnS
p
,
К.Дж/моль 16,77
473
233
29,2lg
106
10
8,314lg 2,3030,3052Δ
6
5
S
Пример 3. Определить изменение энтропии при пре-
вращении 2 г воды в пар при изменении температуры от 0
до 150 °С и давлении 1 ат, если скрытая удельная теплота
парообразования воды 2,255 кДж/г, мольная теплоемкость
пара при постоянном давлении

Страницы