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
Ртуть
Тепловой эффект химической реакции
Ғалымдар мен тәжірибешілердің пікірлеріндегі салық жүйесі туралы көз қарастар
Творчество Солженицына


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ