Приклади виконання завдань. При виконанні завдань цього розділу див

При виконанні завдань цього розділу див. табл. 4.

Приклад 1. Як зміниться ентропія при перетвореннях:

а) води в пару;

б) . Чому?

Розв’язання.

а) Перехід супроводжується збільшенням невпорядкованості системи і тому зростанням ентропії .

Оскільки

б) Перехід також супроводжується збільшенням невпорядкованості системи, тому що утворюється газоподібна речовина . Ентропія системи збільшується, тобто .

Приклад 2. Відновлення воднем відбувається за рівнянням

.

Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Розв’язання. Для відповіді на запитання слід обчислити прямої реакції. Знаючи, що є функцією стану, і що простих речовин дорівнюють нулю, знаходимо процесу, використовуючи перший наслідок із закону Гесса

Відповідь. Реакція неможлива, оскільки > 0.

Приклад 3. Користуючись значеннями стандартних теплот утворення та абсолютних стандартних ентропій, обчислити зміну енергії Гіббса в реакції відновлення оксиду заліза (III) воднем і визначти можливість самочинного перебігу цієї реакції за стандартних умов.

.

Розв’язання. Згідно з законами термодинаміки самочинно можуть перебігати тільки ті реакції, які супроводжуються зменшенням енергії Гіббса, тобто для яких < 0.

Враховуючи, що , знаходимо і реакції

Знаходимо

Відповідь. Оскільки то самочинний перебіг даної реакції за стандартних умов неможливий.

Приклад 4. Виходячи з припущення, що і не залежать від температури, визначити за якої температури рівновага системи

зміститься вправо?

Розв’зання. Відповідно до законів термодинаміки критерієм можливості перебігу хімічних реакцій є зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса) . Самочинно можуть відбуватися тільки ті процеси, для яких він зменшується, тобто <0. Якщо >0, то процес самочинно відбуватися не може. При система знаходиться в рівновазі.

Знаходимо температуру, при якій встановиться рівновага даної реакції, із співвідношення

.

Оскільки умовою рівноваги є , то і =0.

Тоді і .

Починаючи з цієї температури, можливий самочинний перебіг реакції. Цю температуру називають температурою початку реакції. Використовуючи перший наслідок із закону Гесса, знаходимо та .

Отже, при в системі встановиться рівновага, тобто однаково ймовірні прямий та зворотний напрямки реакцій. При температурах, що перевищують 980К, рівновага зміститься вправо, тобто відбуватиметься пряма реакція, а при температурах нижче 980К рівновага зміститься вліво, відбуватиметься зворотна реакція.