Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



В изолированных системах самопроизвольно могут со­вершаться только такие необратимые процессы, при которых энтропия системы возрастает (DS > 0).

Читайте также:
  1. C2 Покажите на трех примерах наличие многопартийной политической системы в современной России.
  2. II. Системы, развитие которых можно представить с помощью Универсальной Схемы Эволюции
  3. III. Требования к организации системы обращения с медицинскими отходами
  4. Non corpus solum aestimatur, sed potius quanti interfuit (D. 9.2.21.2). -Оценивается не столько врожденная вещь, сколько интерес.
  5. Oсoбеннoсти и прoблемы функциoнирoвaния вaлютнoй системы Республики Белaрусь
  6. Pr.). - Обязательство — это правовые узы, в силу которых мы связаны необходимостью что-либо исполнить в согласии с правом нашего государства.
  7. Quot;Наши взгляды как часы - все показывают разное время, но каждый верит только свои".
  8. VI. Проверить степень усвоения материала помогут следующие задачи.
  9. VI. Проверить степень усвоения материала помогут следующие задачи.
  10. VI. Проверить степень усвоения материала помогут следующие задачи.

Для неизолированных систем нужно учитывать не только изменение энтропии, но и изменение энергии. Поэтому необхо­димо рассматривать две тенденции, определяющие направление самопроизвольно протекающих процессов:

- стремление системы к достижению минимума энергии;

- стремление системы к максимуму энтропии, то есть к неупорядоченности.

Процессы, при которых энергия в неизолированной системе уменьшается, а энтропия возрастает, протекают самопроизвольно. Самопроиз­вольность других процессов зависит от того, какая из этих двух тенденций – энергетическая или энтропийная – окажется более эффективной, какая из этих противоборствующих тенденций получит перевес над другой. В этом проявляется противоречи­вость материального мира.

Для однозначной формулировки условий протекания само­произвольных процессов в любых системах введена ещё одна термодинамическая функция, которая характеризует одновременно и энергетику, и неупорядоченность систем. Впервые такую термодинамическую функцию ввёл Д. У. Гиббс, и в память об этом выдающемся американском учё­ном её назвали энергией Гиббса (G).

 

Джозайя Уиллард Гиббс (11.11 1839–28. IV 1903). Американский физик и физико-химик, член Национальной АН США (с 1879). Родился 11 февраля в Нью-Хейвене. Окончил Йельский университет (1858; доктор философии, 1863). В 1863–1866 преподавал в Йельском колледже. Совершенствовал образование в Сорбонне и Коллеж де Франс в Париже (1866–1867), в Берлин­ском (1867) и Гейдельбергском (1868) университетах. С 1871 – профессор Йельского университета. Один из основоположников тер­модинамики.

Предложил (1873) графические модели описания тер­модинамических свойств вещества. Разработал (1875–1878) теорию термодинамических потенциалов Изучил (1875) условия равнове­сия гетерогенных систем. Вывел (1875–1878) правило фаз, соглас­но которому в равновесной гетеро­генной системе число фаз не мо­жет превышать числа компонен­тов системы, увеличенного на два. Предложил (1878) графическое изображение состояния трехкомпонентной системы (треугольник Гиббса). Заложил основы термо­динамики поверхностных явлений и электрохимических процессов; ввёл понятие адсорбции. Дал (1902) атомистическое истолкова­ние развитым им термодинамиче­ским методам. Осуществил иссле­дования в области векторного ана­лиза и алгебры кратных чисел, электромагнитной и механической теорий света.



Член многих академий наук и научных обществ. Член Американской академии искусств и наук (с 1880).

 

Биохимические процессы обычно происхо­дят при изобарно-изотермических условиях. В этих условиях энергетическое состояние системы характеризуется энтальпией, а мерой неупорядоченности системы будет произведение её эн­тропии и температуры. Функцией, учитывающей обе эти ха­рактеристики и противоположность в тенденции их изменения при самопроизвольных процессах, является энергия Гиббса:

 

G = Н -TS.

 

Энергия Гиббса является обобщённой термодинамической функцией состояния системы, учитывающей энергетику и неупорядоченность системы, при изобарно-изотермичес­ких условиях.

Энергию Гиббса называют также изобарно-изотермическим потенциаломили свободной энергией.

Подобно другим термодинамическим параметрам и функ­циям, характеризующим состояние системы, изменение энер­гии Гиббса в результате любого процесса определяется только конечным и начальным состоянием системы, независимо от пу­ти процесса:



 

DG = Gкон - Gнач

 

Для полной энергетической характеристики вещества при стандартных условиях используют стандартную энергию Гиббса образования вещества DGо, значение которой дано в справочной литературе. Для простых веществ в термодинамически устой­чивой форме стандартная энергия Гиббса их образования ус­ловно принята равной нулю.

Изменение энергии Гиббса в результате химической реак­ции при стандартных условиях вычисляют по уравнению:

 

DGр = ∑vкон DGкон (Yкон) - ∑vисх DGисх (Xисх),

 

 

где DGj(Yj), DGi(Xi) - стандартные энергии Гиббса продуктов реакции Yj и исходных веществ Xi;

vкон. и vнач - соответствующие стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции.

 

Изменение энергии Гиббса для биохимических процессов при условиях, отличных от стандартных, рассчитывают на основе экспериментальных значений DН и DS для этих процессов по уравнению:

 

DG = DН - TDS,

 

где DН - характеризует полное изменение энергии системы при р, Т = const и отражает стремление системы к минимуму энергии;

TDS - характеризует ту часть энергии, которую нельзя превратить в работу, и отражает стремление системы к максимуму неупорядоченности;

DG - характеризует ту часть энергии, которую можно превратить в работу, и является термодинамическим критерием возможности самопроиз­вольного протекания любых процессов при р, Т = const.

 

Соотношение между из­менениями важнейших термо­ди-намических параметров и функций состояний системы, описывающими химические и биохимические процессы при р, Т = const, представлено в таблице и на следующей схеме.

 

 

Второй закон термодинамики систем формули­руется следующим образом: В системе при постоянных температуре и давлении са­мопроизвольно могут совершаться только такие процес­сы, в результате которых энергия Гиббса уменьшается (DGкон < DGнач или DG < 0).

Таким образом, в соответствии со II законом термоди­намики самопроизвольно (DGр < 0) протекают экзотермиче­ские реакции (DНр < 0) при любой температуре, если они сопро­вождаются увеличением энтропии (DSp > 0). Эндотермические реакции (DНр > 0), сопровождающиеся уменьшением энтропии (DSp < 0), не могут протекать самопроизвольно при любой тем­пературе, так как в этих случаях DGр > 0.

 


Дата добавления: 2015-01-01; просмотров: 20; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Энергия не исчезает и не возникает из ничего, а только превращается из одного вида в другой в строго эквива­лентных соотношениях. | Биохимические реакции
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2018 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты