1.2. Основные понятия и определения химической термодинамики
Классическая термодинамика (дословно – «наука о движении тепла») относится к разделу физических наук, в котором не рассматривают атомную структуру материи. Ее основной объект – взаимопревращения различных видов энергии, где наиболее значительную роль играют теплота и работа. Особенности химической термодинамики заключаются в том, что предметом ее рассмотрения являются в том числе фазовые превращения веществ. Объекты, с которыми имеют дело в химической термодинамике, обычно называют термодинамическими системами.
Термодинамическая система – совокупность тел, способных энергетически взаимодействовать между собой и другими телами и обмениваться с ними веществом и энергией. Она характеризуется некоторым набором независимых параметров. В качестве наиболее простого примера термодинамической системы можно привести газ в цилиндре, температура, объем и давление которого могут меняться.
Все тела вне указанной совокупности представляют собой внешнюю среду.
Система называется гетерогенной, если она состоит из различных по своим свойствам частей, разграниченных поверхностями раздела. В качестве примера термодинамической гетерогенной системы можно привести каталитический реактор, в котором процесс идет благодаря присутствию твердого катализатора. Здесь имеются тела различной физико-химической природы. Гетерогенную систему нередко называют также многофазной.
Система называется гомогенной, если между любыми частями системы нет поверхностей раздела. Примером гомогенной системы может служить раствор соли в воде.
Система называется однородной, если в каждой точке системы ее свойства одинаковы. Гомогенная система может быть неоднородной.
Фаза – гомогенная часть гетерогенной системы, ограниченная поверхностью раздела. Например, осадок NaCl в водном растворе образует отдельную фазу. Если в осадке находятся два химически различных вещества, то каждое из них может образовывать свою фазу. Раствор над осадками представляет отдельную, жидкую фазу. Термодинамическая система может состоять из одной фазы. Термодинамическая система может быть представлена несколькими частями одной и той же фазы, имеющими поверхность раздела. Например, система, состоящая из нескольких отдельных кристаллов одного и того же вещества: все кристаллы принадлежат к одной фазе, капли масла в воде (все отдельные капли принадлежат к одной и той же фазе).
Совокупность всех физических и химических свойств системы называется состоянием системы. В термодинамике обычно рассматривают те свойства, которые могут быть однозначно выражены через функции температуры, давления и концентрации веществ системы. Такие свойства называют термодинамическими; они являются частью общих свойств (физических и химических) системы. К термодинамическим свойствам системы относят: объём, абсолютную температуру, внутреннюю энергию, энтропию и др.
Термодинамические свойства системы взаимосвязаны между собой: если будет изменяться какое-либо одно из термодинамических свойств, то одновременно будут изменяться и другие свойства системы. Для полного описания состояния системы достаточно бывает знать некоторое наименьшее число термодинамических свойств, которые можно рассматривать как внутренние параметры системы (параметры состояния системы).
Термодинамические параметры. Обычно в качестве параметров состояния системы выбирают такие её свойства, которые наиболее легко определяются экспериментальным путём, например давление p, объём V, температура Т и концентрация Сi компонентов. Если система находится в магнитном или электрическом поле, то необходимо вводить дополнительные термодинамические параметры, характеризующие эти поля: величину магнитной индукции или напряженность электрического поля, соответственно, и т.д. Термодинамические параметры делятся на экстенсивные и интенсивные.
Экстенсивные термодинамические параметры (например, объем) пропорциональны массе данной термодинамической системы. Значение этих параметров для всей системы в целом равно сумме значений таких же параметров отдельных частей системы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.