Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Энергетика химических процессов. Второе начало термодинамики
|
|
Второе начало термодинамики
Существуют различные равнозначные по смыслу формулировки 2-го начала термодинамики.
М.В.Ломоносов (1850): теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому.
Современная формулировка: энергия любого вида может переходить от одного тела к другому только в том случае, если термодинамический потенциал её у первого тела выше, чем у второго.
Для процессов, протекающих при р = соnst и Т = соnst, роль термодинамического потенциала выполняет энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал), а в случае процессов, протекающих при V=соnst и Т = соnst – энергия Гельмгольца ΔF (изохорно-изотермический потенциал).
Поэтому в химической термодинамике пользуются следующей формулировкой 2-го начала термодинамики: в условиях постоянной температуры и давления самопроизвольно могут протекать только такие процессы, при которых система способна совершать работу против внешних сил, то есть для которых изменение энергии Гиббса – величина отрицательная. Для расчетов пользуются следующими формулами:
ΔG0х.р. = ∑ΔG0 (обр. прод) – ∑ΔG0 (обр. реаг.)
ΔG0 = ΔН0 – ТΔS0,
ΔS0х.р. = ∑ΔS0(прод.) – ∑ΔS0(реаг.)
ΔG0пр. = ΔН0 – ТΔS0.
Процессы подразделяются на самопроизвольные и несамопроизвольные.
Самопроизвольные процессы – процессы протекающие без сообщения энергии системе извне. Они протекают до установления равновесия в термодинамической системе. К ним относят переход теплоты от горячего тела к холодному, расширение газа при подвижных границах раздела система – среда, реакции протекающие с выпадением осадка, реакции протекающие с выделением газа и т.д. За счет самопроизвольных процессов может быть совершена работа: например, за счет разности давлений можно получить механическую работу; за счет разности температур может работать тепловой двигатель или термопара, при установлении химического равновесия можно получить электрическую работу в гальваническом элементе.
Несамопроизвольные процессы – процессы протекающие при сообщении системе энергии извне. В результате таких процессов система удаляется от состояния равновесия. Примерами таких процессов служит подъем тела в гору («сизифов труд»), переход теплоты от более холодного тела к более нагретому (в холодильных машинах), разложение воды на водород и кислород, разложение перманганата калия, возгонка нафталина и т.д.
Энергия Гиббса и Гельмгольца
При Т, Р =const (изохорно-изотермические условия) критерием самопроизвольности является изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса) G = Н – TS
ΔG = Δ Н – T Δ S
При ΔG = 0 – равновесие;
ΔG < 0 – самопроизвольный процесс;
ΔG > 0 – не самопроизвольный процесс.
Знак и величина ΔG определяется энтальпийным ΔН и энтропийным факторами TΔS. Возможные случаи зависимости энтальпийного и энтропийного фактора:
| Δ Н = 0 | T Δ S > 0 | ΔG = – T Δ S | ΔG < 0 |
| Δ Н < 0 | T Δ S = 0 | ΔG = – Δ Н | ΔG < 0 |
| Δ Н < 0 | T Δ S > 0 | ΔG = – Δ Н – T Δ S | ΔG < 0 |
| Δ Н > 0 | T Δ S < 0 | ΔG = Δ Н + T Δ S | ΔG > 0 |
| Δ Н < 0 | T Δ S < 0 | ΔG = Δ Н – T Δ S | ΔG < 0, ΔG > 0, ΔG = 0 |
| Δ Н > 0 | T Δ S > 0 | ΔG = Δ Н – T Δ S | ΔG < 0, ΔG > 0, ΔG = 0 |
При T,V = const, критерием самопроизвольности является изохорно-изотермический
потенциал (энергия Гельмгольца) F = U – TS ΔF = ΔU – TΔS.
Особенности организации живых систем:
- биологические системы являются открытыми;
- процессы в живых системах в конечном итоге необратимы;
- живые системы не находятся в состоянии равновесия;
- все биологические системы гетерогенны.
Контрольные вопросы
1. Второй закон термодинамики, его формулировки. Энтропия и энергия Гиббса как критерии возможности самопроизвольного протекания процессов.
2. Химическое равновесие, константа равновесия. Термодинамическая характеристика химического равновесия. Уравнение изотермы химической реакции, условия равновесия и направления обратимых химических реакций.
3. Принцип Ле-Шателье, зависимость направления обратимых химических реакций от термодинамических параметров.
4. Применение термодинамики к биологическим системам. Особенности организации живых систем. Энергия пищевых веществ /продуктов питания/ как основной источник энергии для человеческого организма. Термодинамическая характеристика пищевых веществ и продуктов жизнедеятельности.
5. Стационарное состояние организма и механизмы его поддержания. Теорема Пригожина.
Date: 2015-09-22; view: 693; Нарушение авторских прав