Химическая термодинамика
Химическая термодинамика
Страница 10

В самом деле, заменяя dQ на изменение внутренней энергии и работы dQ=dU+pdv, можно записать

(18)

Если U=const и v = const, то в идеальном процессе dS=0, что, по существу, определяет равновесие системы (обратимый процесс), и в этом случае энтропия стремится к максимальному значению:

S→Smax.

Приращение энтропии определяется развитием необратимых процессов, протекающих самопроизвольно, которые прекращаются только при достижении равновесия в системе.

Однако требование постоянства внутренней энергии системы ис­ключает возможность использования только одной этой функции для исследования химических реакций, при которых внутренняя энергия веществ, составляющих систему, неизбежно меняется.

Гиббс предложил другую термодинамическую функцию, иссле­дуя которую можно определить направление процессов в системе, стремящейся к равновесию при T=const и p=const:

G=H¾TS (19)

где G — энергия Гиббса (или термодинамический потенциал, как назвал эту функцию Гиббс); Н—энтальпия; S—энтропия; Т— абсолютная температура.

Опуская все математические исследования термодинамической функции G, можно считать, что функция G для системы, стремя­щейся к равновесию, убывает, при достижении равновесия она при­нимает минимальное значение (G→Gmin), а ее приращение обра­щается в нуль (ΔG=0).

ЭНТРОПИЯ

Наиболее информативной термодинамической функцией в уравне­нии (19) является энтропия S.

Значение энтропии легко определить только для состояния иде­ального газа. Используем для вычисления S уравнение (18), где dU — изменение внутренней энергии, равное для идеального газа СvdT т.е. теплоемкости при постоянном объеме, умноженной на приращение температуры: pdv — приращение работы, которое можно представить как, заменив р на RT/v. Отсюда

(20)

После интегрирования в пределах 0¾T получаем

(21)

рис. 2 Схема для расчета энтропии при самопроизвольном смешивании двух газов.

где ST — энтропия при температуре Т; S0 — энтропийная постоян­ная; Сv — теплоемкость при постоянном объеме; v — молярный объем.

Таким образом, энтропия моля идеального газа является функцией Т и р (так как молярный объем зависит от Т и р). Выражение (21) применимо лишь для чистого идеального газа, так как для смесей газов, даже при отсутствии между ними химических реакций, энтропия смеси будет возрастать за счет необратимых процессов диффузии, приводящей к распределению компонентов по всему объему газовой смеси. Рассмотрим процесс самопроизвольного смешения двух газов.

Пусть в двух частях объема, разделенного перегородкой r (рис. 2, а), находится n1 молей первого газа и n2 молей второго газа при р, Т=const.

Страницы: 6 7 8 9 10 11 12 13 14

БИОЛОГИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА , система научных названий на латинском языке в ботанике, зоологии, микологии и микробиологии для групп организмов, связанных той или иной степенью родства, - таксонов. Ботанические, зоологические и другие номенклатуры разрабатывают соответствующие международные комитеты, затем их утверждают на международных конгрессах и издают международные кодексы, имеющие силу законодательных документов. Существуют также анатомические, биохимические и другие номенклатуры. См. также Бинарная номенклатура.

ЭНТУЗИАЗМ (греч . enthusiasmos), воодушевление, душевный подъем в процессе достижения какой-либо цели.

ХАРДВЕР (англ . hardware от hard - жесткий, твердый и ware - изделие, продукт), конструктивная, материальная часть компьютера, "железо", в противоположность компьютерной программе - софтвера.