Элементы химической термодинамики и кинетики. Письменко В.Т. - 65 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

65
Расчет нами проведен для стандартных условий, когда водяные пары
имеют парциальное давление 101 325 Па при температуре 25
0
С. В реальных
же условиях парциальное давление водяных паров много меньше (всего 3
647 Па) при этой температуре, что отвечает равновесному состоянию систе-
мы: «вода жидкая – пар». Если бы в реальных условиях парциальное давле-
ние водяных паров оказалось бы равным 101 325 Па, то, естественно, ника-
кого самопроизвольного испарения жидкой воды в этих условиях не проис-
ходило бы (поэтому
∆G
испар
> 0), а вот обратный процесс- конденсации во-
дяного пара наблюдался бы. Приведенный пример, показывает, что нужно
аккуратно обращаться с понятием стандартные условия и результатами тер-
модинамических расчетов.
Рассчитаем, при какой температуре наступит равновесие между скоро-
стью испарения и конденсации водяных паров, если их парциальное давле-
ние будет 101325 Па. В состоянии равновесия изменение энергии Гиббса
равно нулю
∆G
испар
= 0
и
∆G
испар
= 0 = ∆H
испар
– T· ∆S
испар.
,
Стало быть, температура равновесного состояния Т
рав
.
Будет определяться
выражением:
Т
равн
=
∆H
испар
/
∆S
испар.
=
44000/118,78 ≈ 370,43 К
,
или t =
97,4
0
С
.
Значение
97,4
0
С
близко температуре кипения воды, равной 100
0
С. Различие
в 2,6
0
обусловлено тем, что мы воспользовались стандартными значениями
энтальпии и энтропии для 25
0
С и не учитывали их зависимость от темпера-
туры.
Превышение температуры системы над ее равновесным значением
приведет к преобладанию скорости испарения воды по сравнению со скоро-
стью конденсации, и тогда изменение энергии Гиббса окажется отрицатель-
ной величиной. А при понижении температуры системы относительно ее
равновесного значения возобладает скорость конденсации водяных паров, и
поэтому
∆G
испар
будет положительной величиной.
Вопросы и задачи для самостоятельной работы
2.4.1. Энтальпийным или энтропийным фактором определяется направление хими-
ческих реакций при очень низких температурах?
2.4.2. При каких по знаку изменениях энтальпий ∆Н и энтропии ∆S в системе
возможны только экзотермические процессы?
2.4.3. Чем определяется направленность процесса в данной системе?
2.4.4. Что больше: энтальпия моля водяных паров или энтальпия моля жидкой во-
ды? Как это понять, если самопроизвольно происходит испарение воды?
2.4.5. Почему неверно утверждение, что во всех самопроизвольных процессах сис-
темы стремятся к состоянию с минимальной энергией?
2.4.6. Почему неверно утверждение, что во всех самопроизвольных процессах про-
исходит повышение энтропии? Когда оно справедливо?

Страницы