Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Лекции по химии



 Другие рефераты
Лантаноиды Лекарственные препараты Магний Марганец и его соединения

Самарский Государственный

                         Аэрокосмический Университет

                            им. ак. С.П. Королева



                           Факультет Производства
                           двигателей летательных
                                  аппаратов



                                                                 Лектор доц.

                                                             Расщупкина И.Ю.



                                Самара 2001г
                               Химическая т/д.
1) Основные понятия.
    Соврем хим т/д  разрабатывает  наиболее  рациональные  методы  рассчета
тепловых  балансов  при  протекании  хим  и  физ-хим  процессов.  Раскрывает
закономерности   наблюдаемые    при    равновесии,    определяет    наиболее
благоприятные условия для т/д-ски возможного процесса, поясняет  направление
и пределы протекания процессов.
Система т/д – совокупность макротел, взаимод и обменивающ энергией как  друг
с другом так и с внеш средой.
По характеру взаимод с окр средой делятся на:
 - изолированные (без обмена с внеш средой V=const)
 - закрытые (обмен энергией с окр средой m=const)
 - открытые (m,V<>const)
Система может быть гомогенной и гетерогенной (однородной и неоднородной)
Совокупность физ и хим свойств системы наз состоянием.
Физ величины, характеризующие состояние системы наз т/д параметрами. Они  не
зависят от массы системы, их можно  измерить  напрямую.  Их  также  называют
интенсивными свойствами:  р,  Т,  ?  –  хим  потенциал.  Экстенсивные  св-ва
системы зависят от массы системы, их нельзя измерить напрямую, они  рассматр
как ф-ия параметра состояния и поэтому наз ф-ями состояния:  U(вн  энер),  Н
(энтальпия), S (энтропия).
Изменение св-в системы во времени наз процессом.
 - сомопроизвольные (протекает без затрат энергии из вне)
 - несамопроизвольные(наоборот)
 - обратимые (при котором система проходит ряд обращений без изменений в окр
   среде)
 - необратимые (наоборот)
Внутр энерг характеризует общий запас энергии системы и  включает  все  виды
энергии движения и взаимод частиц, но не включает  кинет  энергию  вцелом  и
пот энергию.
Т/д пользуется понятием изменения внутр энергии.
?U=Uкон-Uнач           dU
Энтальпия характеризует  запас  энергии  системы  при  р=const  она  числено
равна:  H=U+pV
      ?H=?U+p?V  dH
      ?H=Hкон-Hнач
Энергия передается от одной системы  к  другой  в  виде  теплоты  и  работы.
Теплота (Q) не явл ф-ией состояния системы, т.к. ее вел-на зависит  от  пути
перехода системы из нач положения в кон.
Q>?Q, A>?A
Передача теплоты осущ засчет хаотич движения мол-л, а при совершении  работы
передача энергии идет путем  упорядоченного  движения  мол-л  под  действием
внеш сил
2) 1нач т/д:
В  любом  процессе  приращение  внутр  энергии  системы  =  кол-ву  теплоты,
сообщаемой системе за вычетом работы, совершаемой системой.
dU=?Q-?A
?A – сумма всех видов работ, совершаемых системой
?A=pdV+?A’
pdV – работа против внешних сил; ?A’ –  полезная  работа,  соверш  сист  при
протекании какого либо процесса
рdV(работу расширения) можно вычислить, если знать у-ия состояния системы
Теплоту процесса подсчитывают, зная истинную теплоемкость системы.
c=?Q/dT
Теплоемкость – отношение б/м  кол-ва  теплоты,  переданного  системе  к  б/м
изменению тем-ры им вызываемой.
Следствие 1 нач т/д при p=const
?A=pdV      A=p?V
Q=?U+p?V         ?Q=dU+pdV=dU+d(pV)=d(U+pV)=dH
Qp=const=?H
3)Термохимия – раздел химии, в к-ом изучают тепловые эффекты хим реакции.
При хим реакции происходит  изменение  внутр  энергии  путем  выделения  или
поглощения теплоты. В хим процессах работа очень часто  незначительна  и  ей
можно пренебречь.
Закон Гесса:
Тепловой эффект х.р. зависит только от вида и состояния исходных в-в  и  кон
продуктов.  При  термохим  рассчетах  использ  термохим  у-ия.   Т.х.   у-ия
обязательно должны содержать молярные кол-ва  в-в,  в  правой  части  должен
быть приведен тепловой эффект, должны быть указаны агрегатные состояния   в-
в, с т.х. у-иями можно производить все алгебраические действия.
З-н Гесса  применим  как  к  хим  реакциям  так  и  к  физ-хим  превращениям
(процессам плавления, кристаллизации,  испарения,  сублимации,  конденсации,
растворения и т.д.)
При записи з-на Гесса используется два вида тепл эффектов:
1) Энтальпия образования в-в –  ?fH?  -  (тепл  эффект  реакции  образования
   одного моля данного  соединения  из  простых  в-в,  взятых  в  устойчивых
   стандартных состояниях)
   ?rH?=?кон?fH?*ni- ?исх?fH?*ni
   ?rH? - тепл эффект реакции
   ni – стехиометрический коэф
2) Энтальпия сгорания  - ?Hсгор -  (тепл  эффект  реакции  окисления  одного
   моля данного  соединения  с  кислородом  с  образованием  высших  оксидов
   соответствующих элементов)
   ?rH?=?исх?Hсгор*ni- ?кон?Hсгор*ni
Рассмотрим зависимость теплового эффекта реакции от температуры
Пусть реакция А>В происходит при p=constТепл эффект реакции по  з-ну  Гесса:
?rH=HB-HA
Продифференцируем данное у-ие по тем-ре
(d?rH/dT)p= (dHB/dT)p-(dHA/dT)p
?H=Qp
(d?rH/dT)p=Cp,B-Cp,A – диффер ур-е Кирхгоффа.
Изменение тепл эффекта процесса  с  температурой  =  изменению  теплоемкости
системы, происходящее в результате процесса.
В небольшом интервале  температур  теплоемкость  системы  можно  считать  не
зависящей от тем-ры, тогда при p=const, интегрируя дифференциальную  формулу
(от Т1 до Т2):
?HT2=?HT1+?CP(T2-T1)  - интегральное ур-е Кирхгоффа
Т1=298?К
?HT2=?H298+?CP(T2-298)
По  следствию  из  закона  Гесса,  изменение   теплоемкости   находится   по
следующему соотношению
?CP=?конCP*ni- ?исхCP*ni
4) (2) нач т/д устанавливает направление и условие  протекания  естественных
   процессов, для рассчетов наиболее удобной явл формулировка (2)  нач  т/д,
   связанная с ростом энтропии.
Вывод (2) нач т/д  сделано  на  основе  анализа  работы  идеальной  тепловой
машины
?=A/Q1=(Q1-Q2)/Q1=(T1-T2)/T1
Q1/T1-Q2/T2=<0
?Q1/T1-?Q2/T2=<0
dS=?Q/T  - приведенная теплота, отражает измен некот фун-ии состояния
(2) нач т/д:
существует некоторое экстенсивное св-во системы S, называемое энтропией,  к-
ое связано с поглощаемой теплотой и тем-рой системы следующим образом
а) обр dS=?Q/T
б) необр dS>?Q/T
Все самопроизвольные процессы протекают с увеличением энтропии.
Изменение энтропии (?S) не зависит от пути перехода из нач состояния в  кон,
следовательно не зависит от того какой процесс обратимый или необратимый.
При  расчетах  реальных  систем   необр   процессы   можно   представл   как
совокупность множества обратимых.
?S=1?2(?Q/T)обр
Изотермические процессы Т=const
К ним относится фазовое превращение (испарение, конд и т.д.)
?S=S2-S1=??Q/T=1/T*??Q=Q/T
?Sфаз перех= Qфп/Tфп
Изобарные процессы p=const
Cp= ?Q/dT
?S=S2-S1=T1?T2?Q/T=T1?T2Cp*dT/T=Cp*ln(T2/T1)
?Sфаз перех= Qфп/Tфп
Энтропия и ее изменение зависят от  тем-ры.  Нернст  пришел  к  выводу,  что
вблизи абс 0 изменение энтропии (?S) пренебрежимо мало.
Планк сформулировал (3) нач т/д – Постулат Планка:
Энтропия индивидуального кристаллического в-ва при абс 0 = 0
Модель идеального кристалла
Предположим, что тем-ра 1 моля в-ва при p=const увелич от абс  0,  где  в-во
находится в состоянии идеального кристалла, до некоторой тем-ры Т, где  в-во
находится в состоянии идеального газа. При этом превращение:
|0|наг|пла|Наг|кип|Наг|Т|
|?|рев|вл |рев|ени|рев| |
|К|   |   |   |е  |   | |
| |>  |Tпл|>  |Tки|>  | |
| |   |   |   |пен|   | |
| |p=c|T=c|p=c|T=c|p=c| |
| |ons|ons|ons|ons|ons| |
| |t  |t  |t  |t  |t  | |
| |?S1|?S2|?S3|?S4|?S5| |


?S=?ST-?S0=0?K?Tпл(Сp,тв/T)dT+Qпл/Tпл+Tпл?Tкип(Сp,жид/T)dT+Qкип/Tкип+
Tкип?T(Сp,газ/T)dT
Величина энтропии Sт, найденное по этому у-ию назыв абс энтропией чистого в-
ва при тем-ре Т и атм давлении.
T=298?К, p=1 атм (стандартные условия) S?298 из справочника
В хим процессах изменение энтропии подчиняется следствию из з-на Гесса:
?rS?=?конS?*ni-?исхS?*ni
На  практике  в  качестве  критерия  направленности  процесса  более  удобно
использовать другие ф-ии, к-ые назыв т/д потенциалами:
1) изобарно-изотерм пот-л: свободная энергия Гиббса G=H-TS;   dG=dH-TdS
2) изохорно-изотрм пот-л: свободная энергия Гельмгольца  F=U-TS;      dF=dU-
   TdS
Рассмотрим закрытую систему, в к-ой процесс осущ при T=const.
Согласно (2) нач т/д в такой системе разрешено протекание 2  видов  процесса
(обр и необр)
T=const
                                  Обратимый
                                  ?S=Qобр/T
                             Qобр-T?S=0; p=const
                                  ?H-T?S=0;
?G=0 критерий равновесного состояния системы
                                 Необратимый
                                 ?S>Qнеобр/T
                                Qнеобр-T?S=0;
                                  ?H-T?S<0;
?G<0 критерий самопроизвольности необратимого процесса
Для хим реакций ?rG? рассчитывается по следствию из закона Гесса
?rG?=?кон?f*G?*ni- ?нач?f*G?*ni
T=const
                                  Обратимый
V=const;         Qv=?U
Qобр-T?S=0
?U-T?S=0         ?F=0
                                 Необратимый
V=const;         Qv=?U
Qобр-T?S=0
?U-T?S<0         ?F<0
Для процессов, протек при T,  р=const,  условием  самопроизвольного  течения
явл уменьшение энергии Гиббса. Причем условием их равновесия явл  достижение
минимального значения для данного условия ф-ии G.
—1 dp=0 dT=0 dG=<0
—2 dV=0 dT=0 dF=<0
В хим т/д большее значение имеет ф-ия, наз хим пот-лом (?i).
?i –  ф-ия  характеризует  состояние  к-либо  i-компонента  в  фазе  данного
состава при опр местных условиях.
Хим пот-л –  приращение  изобарно-изотермичесокго  пот-ла  данной  фазы  при
введении дополнит кол-ва i-компонента, при T,р=const  и  постоянных  кол-вах
др компонентов, содержащихся в данной фазе
12345
скачать работу


 Другие рефераты
Экологические проблемы государств Средней Азии и Казахстана
Самостоятельная работа как условие эффективного усвоения нового материала
Образование, культура, сознание
Махамбет шығармаларының жанрлық ерекшелігі


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ