Helmholtz energia
Emlékezzünk, hogy a termodinamika második törvénye meghatározza a kritériumokat samoproiz egy szabad áramlású eljárásokra izolált rendszerek. Azonban, hasonló körülmények között (hiányában környezeti és energia transzfer szert) realizálódik viszonylag ritkák. Ezért fontos, hogy fogalmazzon ilyen kritériumok zárt rendszerekben, ahol lehetséges, hogy kicseréljék az energia a környezettel. Ehhez meg kell határozni, két új funkciót az állam - a Helmholtz energia és Gibbs.
A munkafolyamat általában, mint már említettük, függ a folyamat útját. A munka nem egyensúlyi folyamat kevesebb, mint a munka egyensúlyi folyamat között előforduló azonos kezdeti és végső állapotát a rendszer. Valójában alapján az első főtétele egyenlet (I, 9) és egyenlet (II, 19), megkapjuk az általános esetben:
# 948; W = dQ - dU £ TdS - dU (III, 1)
Az érték a jobb oldali az egyenlet nem függ az egyensúlyi vagy kiegyensúlyozatlan folyamatot. Abban az esetben egyensúlyi folyamat:
A nem-egyensúlyi folyamat:
Összehasonlítva egyenlet (III, 2) és a (III, 3), kapjuk:
Így a működését az egyensúlyi folyamat maximális.
Maximális munka nem függ az utat, és határozza meg, csak a kezdeti és végső állapotát a rendszer. Ily módon, amikor az S = const (egyensúlyi adiabatikus folyamat)
t. e. A legnagyobb érték változása határozza meg, amelynek során a belső energia a rendszer.
Integrálása állandó hőmérsékleten T egyenlet (III, 2), kapjuk:
A kifejezések Zárójelben a funkciók a rendszer állapotáról. Bevezetésével az egyenletben (III, 6) a kijelölési
kapjuk (T = const)
Átírása egyenlet (III, 3) formájában
Meg lehet tekinteni a belső energia, mint amely két részből áll - a szabad energia F és kapcsolódó energetikai TS. Csak egy része a belső energia - szabad energia, hogy a rendszer biztosítja a külső T = const. fordulhat a munka (ennek az a feltétele átalakulás egyensúlyi folyamat, egy egyensúlyi folyamat szabad energia halad részben vagy teljes egészében hővé). Egy másik része a belső energia - az energia kapcsolódó - változó rendszer, ha T = const. Ez nem működik, és csak megy hővé.
Az entrópia tehát a kapacitás faktor az energiával kapcsolatos.
Olyan eljárásokhoz, amelyekben a hőmérséklet-változás (T ¹ const), elosztjuk a belső energia a szabad és a kötött nem lehet elvégezni, és ezért maguknak a kifejezéseknek nincs közös értéket. Ezért fogjuk használni az F függvény az úgynevezett Helmholtz energiát.
A teljes eltérés az F funkció úgy állíthatjuk elő, differenciáló egyenlettel (III, 7):
Összehasonlítva ezt a egyenlet egyenleteket (III, 2) és a (III, 3), megkapjuk a általános formája:
Hely T = const
Az expressziós (III, 12) tükrözik a már ismert számunkra a helyzet a munka nem egyensúlyi folyamat kevesebb munkát egyensúlyi folyamat.
Ha az egyensúlyi eljárást úgy hajtjuk végre egyetlen munka expanziós (DW = PDV), majd egyenlet (III, 10), kapjuk:
dF = -SdT - PDV (III, 13)
Ez a kifejezés összesen eltérés az F a változók V és T.
Feltételezve, T = const és V = const. és hiányában minden munkavégzés (DW = 0), kapjuk a egyenletet (III, 10):
t. e. az energia a Helmholtz rendszer található állandó és a T V nem változik meg egyensúlyi folyamatok alatt egyensúlyi feldolgozza annak értéke csökken.
Mivel a rendszer, amelyben az áramlási (és tud folyni) csak egyensúlyi folyamatok, végtelenül közel egyensúlyi, a tulajdonságait a Helmholtz megfogalmazott energia teszi lehetővé, hogy megítélni, hogy a rendszer egyensúlyba, vagy sem. Az utóbbi esetben az irányt a nem egyensúlyi folyamat meghatározott csökkenését Helmholtz energia állandó hőmérséklet és a rendszer térfogata.
A feltételek által teljesítendő folyamatok, annak érdekében, hogy módosítsa az értéket a F lehet megítélni az irányba ezek a folyamatok, más, mint az entrópia. Entrópia ez volt a állandóságának a belső energia és a térfogat (izolált rendszer), a Helmholtz energia feltétele az állandó térfogatú és a hőmérséklet - könnyen mérhető paramétereit a rendszer. Helmholtz energiát származó vonatkozó koncepció az entrópia gyakorlatilag sokkal kényelmesebb kritérium irányban folyamatok, mint az entrópia.
Ezek a megfontolások fejezhető ki a következő: az energia a Helmholtz rendszer található állandó térfogat és hőmérséklet alá csökken nem egyensúlyi (spontán) folyamatok. Amikor eléri a minimális érték, amely kompatibilis az adatokat az V. és a T, a rendszer egyensúlyba kerül.
Minden téma ebben a szakaszban:
A téma a fizikai kémia és annak fontosságát
A kapcsolat a kémiai és fizikai jelenségek vizsgálatok a fizikai kémiában. Ez a szakasz a kémia határeset között a kémia és a fizika. Használata elméleti és kísérleti módszerek
Egy rövid története a fejlesztés a fizikai kémia
A „fizikai kémia” és a meghatározást ennek a tudománynak először adott Egyetem, amely a 1752-1754 gg. Olvastam a diákok a Tudományos Akadémia Fizikai Kémiai természetesen, és elhagyta a kéziratot a tanfolyam „WWE
Energy. A törvény a védelmi és energia átalakítása
Egy lényeges tulajdonság (attribútum) a mozgás az anyag; ez elpusztíthatatlan magát az anyagot. A mozgás az anyag megnyilvánul különböző formái, ami bejut egymást. intézkedés mozgás
Object, a módszert és a termodinamika átnyúló
Középpontban a figyelmet a hő és a munka, mint átmeneti alakokat energia sokféle folyamatok, termodinamika magában tekintve vizsgálata számos energia-függő
Hő és munka
Változások a formája a mozgás, amikor elhaladnak egyik testből a másik, és a megfelelő energia átalakítása nagyon változatosak. Forms azonos átmeneti mozgását és a kapcsolódó energia transzformációk
Az egyenértékűség hő és a munka
Állandó ekvivalens aránya a hő és a munka kölcsönös átmenetek találhatók klasszikus kísérletek D.P.Dzhoulya (1842-1867). Egy tipikus kísérlet Joule a következő (
A belső energia
A nem-körkörös folyamat egyenlet (I, 1) nem teljesül, mert a rendszer nem tér vissza az eredeti állapotába. Ahelyett, hogy az egyenlőség nem cirkuláris folyamat felírható (elhagyásával faktor
Az első főtétele
Az első törvény (első indításkor) termodinamika közvetlenül kapcsolódik a törvény az energiamegmaradás. Ez lehetővé teszi, hogy kiszámítja az energia-egyensúlyt az áramlás a különböző folyamatok, beleértve a kémiai
állapotegyenlet
Sok a tulajdonságok a rendszer egyensúlyban van, és az azt alkotó fázisok egymástól függetlenek. Változó egyikük változást okoz a másiknak. Mennyiségi közötti funkcionális kapcsolat
A munka a különböző folyamatok
A cím alatt a munka egyesített sok energia folyamatokat; közös jellemzője ezeknek a folyamatoknak az energiafelhasználás a rendszer leküzdésére kifejtett erő kívülről. Ilyen eljárások közé tartoznak
Hőtároló képessége. Kiszámítása hő különböző folyamatok
Kísérleti meghatározása specifikus (ek) vagy mól (C) a hőkapacitása a test a dimenziója Q által elnyelt hő fűtés egy grammmólnyi egy anyag vagy egy, n
kalória együtthatók
A belső energia a rendszer U, a függvénye az állam függvénye a független változók (állam paraméterek) a rendszer. A legegyszerűbb rendszerek fogjuk vizsgálni a belső
Az I. főtétele, az ideális gáz.
.. Tekintsünk egy ideális gáz, azaz a gáz, a feltétel egy mól, melynek leírása a periodikus # 8209; Clapeyron
Adiabatikus folyamatok gázok
Azt mondják, hogy a termodinamikai rendszer végrehajt egy adiabatikus folyamat, ha invertálható, és ha a rendszer hőszigetelt, így a folyamat során nincs hőcsere a rendszer és a
entalpia
Az egyenlet első főtétele az eljárásokban, ahol végre csak a munka expanzió formájában: # 948; Q = dU + PDV (I, 51) Ha a folyamat zajlik, állandó
Kémiai változó. A készítmény az első törvénye termodinamika folyamatok kíséretében kémiai és fázisátalakulások
Egyenleteket (I, 27), (I, 28) korábban az adott készítményekben és a termodinamika első főtétele egyensúlyi igaz minden zárt rendszer, függetlenül attól, hogy vannak-e benne, vagy kémiai
Termokémia. Hess-törvény
Amikor a kémiai transzformációkat van egy változás a belső energia a rendszer annak a ténynek köszönhető, hogy a belső energia a reakció termékek eltér a belső energia a kiindulási anyagok.
Függőség hőmérséklete a termikus hatás. Kirchhoff egyenlet.
A törvény Hess ki lehet számítani a reakcióhőt a hőmérséklet, amelyen az ismert képződéshő és égéshőt a reagensek (jellemzően 298 K). Része azonban a WHO
Spontán folyamatok és nonspontaneous
Az első főtétele, és ebből származó jogszabályok energia csere a szervek nem tudnak kötni a különböző folyamatok láthatjuk, általában a folyamatot, és
A termodinamika második törvénye
A leggyakoribb, és minden bizonnyal a spontán hőátadási folyamatok a forró, hogy a hideg test (hővezető képesség) és hő átmenet munka (súrlódás). Az évszázados Ms.
Kiszámításához használt módszerek entrópiaváltozás
Egyenleteket (II, 12) és (II, 13) meghatározó entrópia az egyetlen forrása a termodinamikai egyenletek kiszámítására entrópiaváltozás a rendszer. Cseréje az elemi hőt az egyenletben
A posztulátum Planck
Egyenlet szerint (II, 3) lehetetlen kiszámítani az abszolút értéke az entrópia a rendszer. Ez a szolgáltatás egy új, bizonyíthatatlan helyzetben nem következik a két termodinamikai törvények, ami sform
Abszolút értéke az entrópia
Postulate Planck alkalmazott termodinamikai vizsgálatban kémiai folyamatok kiszámításához abszolút értékeinek entrópiája kémiai vegyületek - értékek, amelyek fontosak a
Normál entrópia. A entrópia változása kémiai reakció
Entrópia, valamint más termodinamikai függvények, általában a továbbiakban a standard anyag. Emlékezzünk, hogy a standard az állapot jellemzi a standard állapotban
Az entrópia statisztikus értelmezése
A koncepció alapján az entrópia, mint egy állami funkció támasztja alá az a koncepció a makroszkopikus. Érvényességét a termodinamika második törvénye kapcsolódó valóság az irreverzibilis folyamatok. Ezzel szemben a visszafordíthatatlan
Gibbs
Azzal a szándékkal, hogy vegye figyelembe az általános formája másfajta munkát, de a munka bővítése képviselte összegeként elemi munka bővítése és egyéb munkákat: dW = PDV + dW „(III, 15)
Jellemző funkciókat. Basic (kanonikus) állapotegyenlet
Korábban, már azonosított a következő termodinamikai funkciók - rendszer tulajdonságai: az energia belső U, a H entalpia, entrópia az S, F Helmholtz energia, Gibbs energia G
Maxwell kapcsolatok.
Tekintsük most a második vegyes származékok jellemző funkciókat. Figyelembe véve az egyenlet (III, 26) írhatunk:
Gibbs egyenlet # 8209; Helmholtz
Gibbs-Helmholtz-egyenlet lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a változás a Gibbs energia kísérő kémiai reakció bármely adott hőmérsékleten, ha a függőség a hőt a kémiai reakciók
Gibbs energiája ideális gázkeverék. Meghatározása a kémiai potenciál.
Gibbs egy nagy funkció, amely lehetővé teszi, hogy kiszámítja az ár-érték a keverék ideális gázok. Képzeljünk el egy tank osztva partíciót szakaszok, amint
kémiai potenciál
Annak tisztázása értelmében a „kémiai potenciál”, mi különbözteti meg a kifejezést (III, 51), mint a termék változatlan P és T:
Fázisátalakulások. Clausius-Clapeyron egyenlet.
Egy olyan rendszerben, amely több fázisban a tiszta anyag, egyensúly, átmenetek anyag az egyik fázisból a másikba. Az ilyen átmenetek nevezzük fázisátalakulások.
Fázisátalakulásainak az első ilyen. Olvadás. párolgás
Fázisátalakulások jellemzi az egyenlet a Gibbs energiáit a két fázis egyidejűleg egyensúlyban létezik, és hopping az első származékok Gibbs szabad energia (entrópia és térfogat) a NE
Fázisátalakulásainak a második fajta
Fázis átmenet a második fajta - az egyensúlyi átmenet anyag az egyik fázisból a másikba, ahol a lépcsőzetes változást csak a második származékai Gibbs energiát a hőmérséklet és a nyomás.
A függőség gőznyomás hőmérséklet
Telített folyadék gőznyomás hirtelen megnő a hőmérséklet növekedésével. Ez látható a 12. ábrán, ahol néhány gőznyomás folyadékok görbék láthatók, kezdve a pontok MP
Általános egyensúlyi feltételek
Bármely zárt rendszer egyensúlyi állandó nyomáson és hőmérsékleten, azzal jellemezve, hogy a kapcsolatban:
Gibbs fázis szabály
1876-ban g. Gibbs hozta egyszerű képlet kapcsolatos a fázisok száma (F), a komponensek száma egyensúlyi (K) és a szám a szabadsági fok (C) a rendszer. Egyensúlyban kell lennie
Alkalmazása a Gibbs fázis szabály az egykomponensű rendszerek. állapotban a víz és a kén-diagramok
Az egykomponensű rendszer K = 1 és fázis szabály írható fel: C = 3 - F Ha F = 1, C = 2. Azt mondják, kétváltozós rendszer
A fázisdiagramja víz.
Feltétel vizet vizsgáltuk széles hőmérséklet és nyomás. Nagy nyomáson létezését legalább tíz jégkristály módosításokat. A leginkább tanulmányozott a jég I
A fázisdiagramja kén.
Kristályos kén két verziója létezik - rombos (SP) és a monoklin (SM). Ezért lehetséges, hogy a négy szakaszból áll: rombusz, MO
A tömeghatás törvénye. Az egyensúlyi állandó a gázfázisú reakciók
Tegyük fel, hogy ezek között gáz halmazállapotú anyagok A1, A2 ... Ai, A'1, A'2 ... A'i kémiailag reverzibilis reakció a következő egyenlet szerint:
Egyenletben kémiai reakció izotermák
Tegyük fel, keverékében ideális gázok, a kémiai reakció az egyenlet Tegyük fel, hogy abban az időben, amikor r
A fogalom a kémiai affinitás
Abból a tényből, hogy bizonyos anyagok reakcióba lépnek egymással, gyorsan és egyszerűen, mások nehezen, és mások - nem reagál, a feltételezés áll, a jelenléte vagy hiánya egy adott kémiai affinitás
A tömeghatás törvénye egyensúlyi keverékei összetételének kiszámításához
Annak meghatározására, az összetétele a rendszer egyensúlyi egyensúly, és ennek következtében, a termék hozama (termék) kell tudni, hogy a reakció egyensúlyi állandó és az összetétele a kiindulási keverékben. struktúra
Heterogén kémiai egyensúly
A tömeghatás törvénye már levezethető segítségével az ideális gáztörvény államok és alkalmazzák elsősorban a gázkeverék van. Azonban ez nem történt jelentős változás lehet alkalmazni jelentős
A hőmérséklet hatása a kémiai egyensúly. Egyenletben kémiai reakció izobár
Ahhoz, hogy meghatározzuk a hőmérsékletfüggését K0ot használni differenciális formában Gibbs egyenlet # 8209; Helmholtz (III, 41)
Chatelier elv # 8209; Brown
Származik az egyensúlyi állapot, a rendszer visszatér az egyensúlyi állapotot. Chatelier és Braun kifejezve az egyszerű elvet, hogy lehet használni, hogy megjósolni, hogy milyen sorrendben, például
Nernst hő tétel
Közvetlen és egyszerű számítás a Gibbs energia változás, és ebből következően, az egyensúlyi állandói a kémiai reakciók egyszerű, ha az ismert hő kémiai reakció, és az abszolút értékeinek
Kémiai egyensúly nemideális rendszerek
A tömeghatás törvénye (V, 5) bekezdése nem alkalmazható, mint már említettük, csak az ideális gázok (vagy ideális megoldás). Az ilyen rendszerek, a termék a egyensúlyi relatív parciális nyomása a reaktáns
A függőség a entalpiája anyagok és hőhatás a kémiai reakciók a nyomást
Ha figyelembe vesszük a függőség az entalpia a nyomást használjuk a jól ismert expressziós teljessé eltérés (III, 27): dH = VDP + TdS szakasz E