Темы лабораторных работ

Тема 1. Химическая термодинамика (базовый материал)

Рекомендуемая литература по теме 1 приведена на с. 11.

Химическая термодинамика рассматривает законы термодинамики применительно к химическим и физико-химическим процессам. Химическая термодинамика изучает превращения энергии в химических и физико-химических процессах и способность химических систем совершать полезную работу. Зная термодинамические закономерности, можно подобрать оптимальные условия протекания реакции, установить возможность взаимодействия между конкретными веществами и направление самопроизвольно протекающих процессов, рассчитать тепловой эффект химической реакции.

Величины, которые характеризуют физическое состояние системы и могут быть непосредственно измерены, называются термодинамическими параметрами состояния. Для удобства и расчетов приняты следующие основные стандартные параметры состояния: температура 298 К, давление 1,01325 ^. 10⁵ Па, концентрации растворов 1 моль/кг растворителя. В зависимости от условий протекания процесса выделяют: изохорный процесс, протекающий при постоянном объеме системы (V=const); изо-барный процесс – протекает при постоянном давлении системы (Р=const); изотермический процесс – протекает при постоянной температуре системы (Т=const) и др. Химические и физико-химические процессы могут быть термодинамически обратимыми или термодинамически необратимыми.

Кроме параметров состояния в термодинамике используются вели-чины, которые называют термодинамическими функциями – переменные величины, которые не могут быть непосредственно измерены и зависят только от параметров состояния. Выделяют два вида термодинамических функций: функции состояния и функции процесса.

Любая физическая величина, значение которой в данный момент времени определяется термодинамическими свойствами и параметрами состояния системы, называется функцией состояния. Важнейшими функциями состояния являются внутренняя энергия U, энтальпия H, энтропия S и энергия Гиббса G (табл. 1.1). Функции состояния – аддитивные функции, так как их значения можно складывать и вычитать, как обычные числа. Их изменения определяются лишь конечным и начальным состояниями системы, т.е. не зависят от пути процесса.