Самопроизвольные и не самопроизвольные процессы. Второй закон термодинамики. Понятие об энтропии. Факторы влияющие на энтропию

Процессы: самопроизвольные – без затрат работ извне (расширение газов, стекание жидкости), не самопроизвольные – сжатие газов, перерос воды снизу вверх. В результате самопроизвольных процессов может быть получена полезная работа против внешних сил, пропорциональная произошедшему изменению энергии в системе. В ходе самопроизвольного процесса система теряет способность производить полезную работу.Второй закон термодинамики. Энтропия.

Энтропия – мера беспорядка, т.е. хаотичности системы. S=RlnW – энтропия к одному молю вещества, S=klnW (k=R/N_a). Энтропия никогда не равна нулю. Факторы влияющие на энтропию, при P=const энтропия зависит от агрегатного состояния вещества (температура); при повышении давления энтропия уменьшается, при понижении давления энтропия увеличивается; при понижении скорости энтропия уменьшается. Энтропия зависит от сложности повышения энтропии, массы элементов. Энтропия – это функция состояния системы, ΔS_хр=ΣS_прод.- ΣS_исх. В изолированной системе самопроизвольно протекает процесс с увеличением энтропии. Энтальпия ΔH – это характерное стремление системы в объединению, а ΔS к разъединению.

Стандартная молярная энтропия простых и сложных веществ. Изменение энтропии при химических превращениях и фазовых переходах.

Энтропия одного моль при стандартных условия называется стандартной молярной энтропией. Энтропия простого вещества имеющего правильную крист. Решетку при Т=0 К – равна нулю.

Критерии самопроизвольного протекания химических реакций. Энергия Гиббса. Расчет энергии Гиббса химической реакции для стандартных и нестандартных условий.

В изолированной системе самопроизвольно протекают только те процессы, которые сопровождаются увеличением энтропии. ΔG<0 –критерий самопроизвольного протекания процесса.. ΔG=0 – система находится в состоянии равновесия.

Свободная энергия Гиббса (G). ΔG=ΔH-TΔS, ΔH= ΔG+T ΔS. ΔG характеризует работоспособность системы, ΔG – эта та энергия, за счет которой энергия совершает работу. TΔS – в виде тепла в окружающею среду. Стандартная энергия образования веществ – изменение энергии Гиббса в процессе образования одного моля вещества из простых веществ, взятых в устойчивом состоянии при стандартных условиях. ΔG определяется для различных веществ. Для простых веществ ΔG=0, ΔG_хр= ΔG_прод- ΔG_исх с учетом стехиометрических коэффициентов. ΔG_T= ΔH⁰₂₉₈-TΔS⁰₂₉₈ (уравнение второго закона термодинамики).

Энтальпийный и энтропийный факторы химических реакций. Температура при которой обратимая реакция меняет свое направление.

ΔG=ΔH298хр-TΔS298хр. ΔH298хр – Энтальпийный фактор.TΔS298хр – энтропийный фактор. Расчет температуры если реакция меняет направление. ΔG=0ΔHхр=TΔSхрТравн=ΔHхр/ΔSхр

Фазовые равновесия.

Равнове́сие фаз в термодинамике — состояние, при котором фазы в термодинамической системе находятся в состоянии теплового, механического и химического равновесия.

Типы фазовых равновесий:

Тепловое равновесие означает, что все фазы вещества в системе имеют одинаковую температуру.

Механическое равновесие означает равенство давлений по разные стороны границы раздела соприкасающихся фаз. Строго говоря, в реальных системах эти давления равны лишь приближенно, разность давлений создается поверхностным натяжением.

Химическое равновесие выражается в равенстве химических потенциалов всех фаз вещества.