Элементы химической термодинамики и кинетики. Письменко В.Т. - 59 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

59
Уравнение 2.3.17. является условием равновесия обратимого процесса,
характеризуя такое состояние системы, когда скорости протекающих в ней
противоположных процессов становятся равными.
Кстати, с помощью последнего равенства можно рассчитать изменение
энтропии, энтальпии и температуру в данном равновесном состоянии. При-
менительно к физическим фазовым переходам можно записать, что, напри-
мер, температура плавления
T
плав.
равна
T
плав.
= ∆Н
плав.
/∆ S
плав.
.
А в случае химических процессов равновесная температура
Т
рав
.
равна
Т
рав
н.
= ∆Н
реак.
/ ∆ S
реак.
Мы рассмотрели случай равновесия. Но большинство протекающих
процессов сопровождаются одновременным изменением и энтальпийного и
энтропийного фактора далеко в неравной степени. Что брать в таком случае
за критерий направленности процесса?
Предположим, что только часть выделившейся (или подведенной)
энергии
∆Н
в результате перехода реагирующей системы из начального со-
стояния в конечное оказалась связанной и равной T·∆S
. Она израсходовалась
на увеличение теплового движения частиц системы. Оставшаяся, другая
часть энергии
∆Н - T ·∆ S
может быть использована для получения макси-
мальной полезной работы в результате этой реакции. Эту часть энергии на-
зовем свободной энергией (свободной энтальпией) и обозначим её
∆G
.
Тогда получим:
∆G = ∆H – T ∆S
. (2.4.1.)
∆G – это фактическая полезная работа А, которую может совершить сис-
тема при переходе из данного состояния к равновесному.
Проведем формальный анализ полученного выражения 2.4.1.
1. Предположим, что в системе не происходит ни энергетических изме-
нений
∆Н = 0
, ни изменений энтропии
∆S = 0
. Тогда
∆G = 0
.
Если в системе не происходит никаких изменений, значит, она находится в
состоянии равновесия.
2. Пусть изменение энтропии в системе в результате процесса равно
нулю (
∆ S = 0)
. Следовательно,
∆G = ∆H.
•
Если в результате процесса системой выделяется энергия в форме теп-
ла
Q
p
> 0, а ее энергосодержание
∆H
, соответственно, уменьшается на эту ве-
личину, то
∆G
< 0. Такой процесс самопроизвольно может протекать, что со-
ответствует принципу Бертло- Томсена.
•
Если же реакция эндотермическая
Q
p
< 0, а энергосодержание системы
увеличивается на эту же величину
∆H
> 0, то самопроизвольно система не
может увеличить свою энергию, и такой процесс не протекает.

Страницы