избранные разделы термодинамики
Заказать уникальный реферат- 14 14 страниц
- 5 + 5 источников
- Добавлена 22.10.2017
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
Энергия Гельмгольца. Изменение энергии Гельмгольца как критерий самопроизвольного протекания процесса в изохорно-изотермических условиях 6
Химический потенциал. Уравнение Гиббса-Гельмгольца 7
Представление о термодинамике открытых систем 11
Список литературы 14
Из ряда химических процессов наиболее предпочтительным (прохождение которого можно ожидать с большей вероятностью) будет тот, для которого изменение изобарно-изотермического потенциала при прочих равных условиях будет наименьшим.Представление о термодинамике открытых системСледует отметить, что все вышеприведенные соотношения справедливы только для закрытых систем постоянной массы и состава. Они применимы, например, для процессов фазовых превращений (испарение, плавление, кристаллизация и т.д.). То есть речь шла о случаях, в которых изменение энергии системы было следствием сообщения или отнятия теплоты или результатом совершения работы.Под открытой системой понимают термодинамическую систему, которая обменивается с окружающей средой не только теплотой и работой, но и массой. Ясно, что появление в открытой системе некоторого количества вещества или удаление его из системы должно сказаться на запасе энергии системы. Поэтому для открытых систем, в которых масса и состав могут изменяться за счет выведения или добавления вещества, или за счет протекания химической реакции, внутренняя энергия U, энтальпия Н, энергия Гельмгольца Fи энергия Гиббса Gявляются также функцией количества образующих данную систему индивидуальных компонентов.Рассмотрим это на примере энергии Гиббса:G =f(p, T, n1,n2,…nk),где n1,n2,…nk – этго число молей 1, 2, …k-го компонента.Поэтому полный дифференциал энергии Гиббса dG будет складываться не только из изменения энергии Гиббса в результате изменения давления и температуры (на dpи dT, соответственно), но и изменения энергии Гиббса в результате изменения числа молей каждого компонента (1-го на dn1, 2-го на dn1, k–го на dnk.С учетом того, что (dG/dp)T = V, (dG/dT)p = -S, уравнение для расчета G принимает вид dG = - SdT+Vdp +∑µidniПолные дифференциалы для остальных термодинамических потенциалов имеют следующий вид:dF = -SdT – pdV+∑µidnidU = TdS – pdV+∑µidnidH = TdS –Vdp + ∑µidniТаким образом, из приведенных выше уравнений следует:µi= (dU/dni)S,V,nj = (dH/dni)S,P,nj = (dF/dni)T,V,nj = (dG/dni)T,p,njТаким образом, химический потенциал можно определить как изменение любого вида энергии, сопровождающее изменение количества в системе.Наиболее интересные свойства открытых систем выявляются при нелинейных процессах. При таких процессах в открытой системе возможно осуществление термодинамически устойчивых неравновесных (в частном случае стационарных) состояний, далёких от состояния термодинамического равновесия и характеризующихся определённой пространственной или временной упорядоченностью (структурой), которую называют диссипативной, т.к. её существование требует непрерывного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Теория открытых систем важна для понимания физико-химических процессов, лежащих в основе жизни, т.к. живой организм представляет собой устойчивую саморегулирующуюся открытую систему, обладающую высокой организацией как на молекулярном, так и на макроскопическом уровне.Согласно принципу Пригожина в системе при стационарном состоянии внутренние необратимые процессы, протекают так, что ежесекундный прирост энтропии минимален. Это значит, что система за счёт внутренних необратимых процессов не способна выйти из стационарного состояния.При изменении же внешних условий (изменение температуры, давления, влажности, и т.д) система переходит из одного стационарного состояния в другое стационарное состояние, т.е адаптируется. Если организм при изменении внешних условий не способен сохранить стационарное состояние, выходит из стационарного состояния, то это приводит к его гибели.Большой вклад в неравновесную термодинамику внёс Онзагер. Он доказал, что открытые системы обладают специфическими особенностями: сопряжением потоков и возникновением стационарных состояний. В данной теории описывается одновременное протекание различных взаимосвязанных стационарных процессов. Экспериментальной основой этой теории являются феноменологические законы, которые устанавливают линейную зависимость между потоками и силами их вызывающими.Список литературыГлинка Н.Л. Общая химия: учебное пособие / Н.Л. Глинка. — М.:КНОРУС, 2011. — 752 с.Быстрай Г.П. Термодинамика открытых систем: учебное пособие. - Екатеринбург, 2006 -107 с.Начала органической химии. В 2 книгах. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. (1969, 664с.; 1970, 824с.) Общая и неорганическая химия. (Учебник) Ахметов Н.С. (2001, 4-е изд., 743с.)Общая и неорганическая химия. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. (1981, 632с.)
1. Глинка Н.Л. Общая химия: учебное пособие / Н.Л. Глинка. — М.:КНОРУС, 2011. — 752 с.
2. Быстрай Г.П. Термодинамика открытых систем: учебное пособие. - Екатеринбург, 2006 -107 с.
3. Начала органической химии. В 2 книгах. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. (1969, 664с.; 1970, 824с.)
4. Общая и неорганическая химия. (Учебник) Ахметов Н.С. (2001, 4-е изд., 743с.)
5. Общая и неорганическая химия. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. (1981, 632с.)