Общие понятия. Химическая термодинамика – наука, изучающая переходы энергии из одной формы в другую при химических реакциях и устанавливающая направление и пределы их

Химическая термодинамика – наука, изучающая переходы энергии из одной формы в другую при химических реакциях и устанавливающая направление и пределы их самопроизвольного протекания при заданных условиях.

Систему называют термодинамической, если между тела-ми, ее составляющими, может происходить обмен теплотой, веществом и она полностью описывается термодинамическими па-раметрами.

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой различают системы открытые, закрытые и изолированные.

Каждое состояние системы характеризуется определенным набором значений термодинамических параметров (параметров состояния, функций состояния). Различают основные параметры состояния и функции состояния системы. Основными параметрами состояния являются такие, которые можно непосредственно измерить (температура, давление, плотность, масса и т. д.). Параметры состояния, которые не поддаются непосредственному измерению и зависят от основных параметров, называются функциями состояния (внутренняя энергия, энтропия, энтальпия, термодинамические потенциалы).

Изменение величины хотя бы только одного термодинамического параметра приводит к изменению состояния системы в целом. Термодинамическое состояние системы называют равновесным, если оно характеризуется постоянством термодинамических параметров во всех точках системы и не изменяется самопроизвольно (без затраты работы).

В химической термодинамике свойства системы рассматриваются в ее равновесных состояниях.

Если процессы перехода системы происходят при постоянстве каких-то параметров системы, то они называются:

1) изобарными (р = const);

2) изохорными (V = const);

3) изотермическими (Т = const);

4) адиабатическими (Q = 0).

В ходе химической реакции (переходе системы из одного со-стояния в другое) изменяется внутренняя энергия системы U.

(2.1)

где U ₂ и U ₁ – внутренняя энергия системы в конечном и начальном состоянии. Значение D U положительно (D U > 0), если внутренняя энергия системы возрастает. Изменение внутренней энер-гии можно измерить с помощью работы и теплоты, так как система может обмениваться с окружающей средой веществом или энергией в форме теплоты Q и работы A.

Количественное соотношение между изменением внутрен-ней энергии, теплотой и работой устанавливает первый закон термодинамики:

(2.2)

теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на работу, совершаемую системой или над системой.