Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Шпаргалка «Коллоквиум» по Химии (Наумов В. А.)

Система. Изолированная , закрытая и открытая системы.

Термодинамическая система состоит из очень большого числа частиц порядка числа Авогадро.

Система- тело или группа тел находящихся во взаимодействии и выделяемых от окруж. среды

Изолированная система- система, не обменивающаяся энергией и веществом с окружающей средой

Закрытая система- система не обменивающаяся веществом с окруж. Средой .

Открытая система- обменивается энергией и веществом с окружающей средой.

2) Гетерогенная и гомогенная системы. Фаза.

Гетерогенная система- система в которой есть поверхности раздела между частицами и различными свойствами.

Гомогенная система- система в которых указанных выше ,поверхностей раздела нет.

Фаза- совокупность гомогенных частей с одинаковыми свойствами.

3) Свойство. Экстенсивные и интенсивные свойства.

Свойство системы- такая величина х , изменения которой в процессе не зависит от пути перехода системы из начального состояния в конечное .

Св-ва бывают 2-х типов:

Экстенсивные –выражается через единицы этого же св-ва. И следует принципу аддетивности.

Принцип аддетичности-значение св-ва свей системы = сумме значения св-ва ее частей.

Интенсивное св-во- выражается через связь с каким либо экстенсивным свойством.

4)Нулевой закон термодинамики.

Понятия равновесия в механике и термодинамике различаются, в механике рассматриваются взаимодействия малого числа тел, когда можно оценить силы действующие на все тела, в термодинамике число огромно и неизвестно , но из опыта мы знаем , если привести в контакт 2 системы так, чтобы они обменивались энергией в форме теплоты, то по пришествию некоторого времени эти системы придут в тепловое равновесие.

Если А находится в теловом взаимодействии с системой С и если система Б наход. В тепловом взаимодействии с системой С, то системы А и Б наход. В тепловом равновесии.

(А≅С)^(Б≅С)→(А≅Б) (1)

Из (1) следует, что большая совокупность частиц , из которых состоит система обнаруживает свойства которых у каждой частицы в отдельности нет

Значение этого свойства увеличить у системы полученную энергию в форме теплоты.

При тепловом равновесии значение этого свойства у контактирующих систем одинаковы назовем это свойство температурой.

(Та=Тс)^(Тб=Тс)->(Та=Тб) (2)

Св-во выраженное нулевым законом называется трандитивностью.

Св-во трандитивности позволяет использовать 3-е число для суждения о температуре других тел.

5)Термодинамическая шкала температуры.

Для построения температурной шкалы нужно выбрать термодинамическое вещество и его какое-либо св-во связанное с…..

В качестве малого вещества возьмем идеальный глаз, для которого справедливо уравнение состояния.

pV=f(T) (3) Ни о значении температуры, ни о виде функции f (t) ничего нельзя сказать в отрыве от допущенной делая вывод о температуре шкалы. В качестве одного совершенного произвольного допущения примем, что функция f(t) линейная.

f(t) =at , a=const (4)

(3,4) при p=const ->V2/V1 =T2/T1 (5)

Пусть Т2 –температура изменения воды, а Т1- температура таяния льда . Из опыта известно, что в этих условиях :

V2/V1=1.3661 (6)

(5,6) следует-> T2/T1=1/3661 (7)

Для того чтобы охарактеризовать число не только отношение Т2/Т1, но и сами эти температуры принимающих 2 также совершенно произвольных допущения.

Т2-Т1=100 (8) (7,8) -> T1-273.15 K , T2=373.15 K

6)Принцип эквивалентности теплоты и работы. Что такое Q и W?

Работа –количественная мера передачи энергии от одной системы к другой путем направленного в пространстве перемещения микроскопических масс.

Теплота – количественная мера передачи энергии от одной системы к другой системе путем хаотического движения частиц из которых состоят системы.

Опыт: Груз падает ,мешалка вращается. Вода из-за грения нагревается. Вернем систему в исходное состояние для этого поднимем груз на исходную высоту и дадим время термостату остыть до исходного Т (при этом в окр. Среду будет переданная энергия в форме теплоты)

Процесс в котором система изменялась но в конце процесса вернулась в исходное состояние называется круговым процессом .

Многочисленные опыты показали, что в круговых процессах наблюдается постоянное соотношение между теплотой и работой

/{█(W=IQ (1)@V=const (2) )┤ Равенства 1 и 2 выражают как эквивалентности теплоты и работы

Если W и Q c помощью коэффициентов выражены в одинаковых единицах, то эквивалент примет вид :

W ’=Q (3) Вне круговых процессах W не равняется W≠Q →Q-W≠0 (4)

7) Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.

⧋U=Q-W U-назыв. Внутр. Энергией системы. Это все виды энергии включая неизвестные минус кинетическую энергию и потенциальную энергию системы как целое.

mV2\2 Из выражения следует что ни для какой системы внутренняя энергия не может быть определенной , однако ее определение может быть вычисленным. Q и W –не свойства системы (зависит от пути перехода ) но их разность равняется сумме свойства системы (оно не зависит от пути перехода)

В любом процессе изменение внутренней энергии системы равно количеству теплоты полученной системой минус количество работы совершенной системой против всех внешних систем (мы считаем положительную теплоту полученную системой и работу совершенную системой)

В случае изолированной системы не обменивающаяся энергия с чем-либо)

Q=0 ,W=0 ⧋U изол. Сист. =0 U=const

8)Квазистатические (равновесные) и обратимые процессы

Рассмотрим процесс расширения по схеме. Скачкообразное падение давления + увеличение объема до нового равновесного состояния

(график)

Чем меньше ⧋p чем меньше величины ⧋Vтем ближе ломанная линия подходит к равновесной прямой в пределе при ⧋V и ⧋p ->0 процессе будет протекать через состояние бесконечно близким к равновесным состояниям

Процесс, который и в прямом и обратном направлении протекает через состояния бесконечно близкими равновесным состояниям называются равновесными(квазистатическими) состояниями. Максимальная работа совершается в равновесном процессе.

Обратные процессы- это такой равновесный процесс который при проведении его в прямом и обратном направлении возвращает в исходное состояние не только систему но и окружающую среду.

9) Работа различных процессов . Примеры. Что такое полезная работа?

Общее выражение работы имеет вид:

SW=[Xj d Xi] Xj-обобщенная сила

Xi –обобщенная интеграция

sW- бесконечно малое количество работы или элементарная работа

Работы расширения против внешнего давления

sW=pdV (2) работа расширения всей массы поля тяжести.

2)sW=mgd (3) изменение высоты подъема sW=pdV+SW’ (4)

W’- полезная работа все виды работ кроме работы расширения

(2)- V=const (работа расширения=0) Изохорный процесс объем не меняется.

Изобарный процесс p=const -> W∫_v1^v2▒〖pdV=p(v2-v1)=p⧋v〗

T=const изотермический процесс (знать состояние)

Идеальный газ pv=nRT ->p=nRT/V

W=∫_v1^v2▒〖nRTdv/v=〗 nRT*ln⁡〖v2/v1〗

10) Тепловые эффекты при V=const и p=const/ Что такое энтропия? Экзотермические и эндотермические процессы.

Тепловой эффект ряда последовательных реакций равен тепловому эффекту любого другого ряда реакций с теми же самыми исходными веществами и продуктами.

C+O2=CO2

C+1/2 O2=CO→Q1 CO+1/2 O2=CO2→Q2

Сумма всех стадии C+O2=CO2 -> Q1+Q2

Q1+Q2=Q ⧋U=Q-p⧋V (5)

dU=SQ=SW (6)

V=const (5)->Q=⧋U (7)

Тепловой эффект изохорного процесса изменение внутренней энергии системы.

U (внутр. Энергия) св-во систем=> ⧋U изменение свойства не зависит от пути перехода но в силу (7) это относится и к Q.

P=const (5) -> Q=⧋U+p⧋V=U2-U1+p(V2-V1) =(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=H

Q=⧋H , где Н=U+PV (8)

H-энтальпия Энтальпия –свойство системы. Тепловой эффект изобарного процесса = изменению энтельпии.

Qp=⧋H , где ⧋H0 Теплота поглощается –эндотермический

11)Закон Гесса

Закон Гесса — основной закон термохимии, который формулируется следующим образом:

Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы). Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.

12) Второй закон термодинамики. Энтропия.

Позволяет рассчитывать тепловые эффекты и работу процесса . Однако при этом остается вопрос возможно ли самопроизвольное (естественное ) протекание данного процесса и если возможно , то до какого предела он будет дотекать.

Ответ на этот вопрос дает второй закон термодинамики. Из опыта следует, что все процессы протекают без затраты работы из нее, приближают ее к термодинамическому равновесию. Обратные процессы, удаляющие систему от ТДР самопроизвольноне протекают.

Диффузия- необратимый процесс

Теплопередача -обратимый процесс

Постулат : кляузиус

Единственным результатом любой совокупности процессов не может быть переход энергии в форме теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Теплота наиболее холодного тела из участвующих в теплообмене не может служить источником работы .

Устройство нарушающее 2-ой закон термодинамики называется вечным двигателем второго рода.

Работа для равновесных процессов SQ/T=dS

S-энтропия. Экстенсивное свойство как длинна . масса

В изолированной системе возможны только самопроизвольные процессы , протекающих процессов. Критерием является рост энтропии.

Самопроизвольный процесс в изолированной ср. ⧋S>0 (2)

Критерий ТДР: max S (3)

Энтропия – мера разъупорядочености (хаотичности) системы.

13) Статистическое толкование второго закона термодинамики. Уравнение Больцмана. Термодинамическая вероятность. Постоянная Больцмана.

Макросостояние системы определяется параметрами , характеризующие всю систему, такими как p,T,m,V если бы можно было в данный момент определить координаты и скорость всех молекул в системе , то было бы указанно микросостояние системы. Сделать это конечно нельзя , однако ясно, чем больше микросостояние , отвечающих данному макросостоянию, тем последнее более вероятно соответствующую макросостояния называют –термодинамическое состояние. Рассмотрим систему состоящую из двух подсистем:

W1- пусть первая подсистема находится в своем состоянии

W2-в своем состоянии, тогда вероятность того, что одновременно обе эти системы находятся в своих состояниях равна :

W=W1*W2 (1)

В силу интенсивности свойства S=S1*S2 (2)

S=f(W) ? (1,2)

F(W1*W2) = f(W1) +f(W2) (3)

S=K*ln *W+A (4) , A=0 (5) -постулат Больцмана

(4,5) имеют S=K*ln*W – формула Больцмана

K=R/Na=1.987/(6.03*〖10〗^23 ) ( кал/К моль)/моль≈3.3*〖10〗^24 кал/К (э.е.)

Э.е.- энтропийная единица

Ln=e 〖10〗^24*3.3*〖10〗^(-24)=3.3

14) Постулат планка. Теплоемкость. Расчет энтропии.

Расчет энтропии: SQ=dS (1)-> S(T)-S0=∫_0^T▒〖SQ/T (2)〗

Где S0 =S при T=0 K

Микросостояние системы при 0 Кельвина

W=1 -> S0 = K ln 1=0 ->S0=0 (3)

Постулат Планка:

Энтропия идеального кристалла индивидуального вещества при 0 кельвина=0

(2,3) -> S =∫_0^T▒〖SQ/T*dT/dT=∫_0^T▒〖Cp T/T*dT (4)〗〗

Cp=SQ/dT –теплоемкость при постоянном давлении

Ср=а0+а1Т+а2Т2

⧋Sф.п.=⧋Нф.п./Тф.п. (5)

Энтропия –мера разупорядоченной (хаотичной) системы.

S=∫_0^273▒Cртв/Т dT+∆H/273 ∫_273^373▒█((Cp ж)/T@) dT+∆Hисп/373+∫_373^500▒(Cp т)/T dT

15)Принцип Ле Шателье .

Есть ли в системе находящаяся в термодинамическом равновесии изменить какой-либо параметр состояния , то в ней возможно протекание такого же процесса, который сопровождается уменьшением указанного воздействия на систему.

CO2+4H2=CH4+2H2O ⧋H0 ⧋СН2>0 ⧋CCH4

Показать полностью…
Похожие документы в приложении