Вопрос 42

Катализатор не влияет на значение константы равновесия, поскольку он одинаково снижает энергию активации прямой и обратной реакций и поэтому одинаково изменяет скорости прямой и обратной реакций. Катализатор лишь ускоряет достижение равновесия, но не влияет на количественный выход продуктов реакции.

Вопрос 43.

вопрос 44. Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии. Он указывает, что общая энергия в изолированной системе - величина постоянная и не изменяется во времени, а лишь переходит из одной формы другую. Когда в системе происходит некоторый процесс, сумма всей энергии, переданной через границу системы (теплотой или работой), равна общему изменению энергии этой системы.

Первый закон термодинамики связывает изменение внутренней энергии системы dU, теплоту ΔQ, переданную системе, и работу ΔA , совершённую системой: ΔQ = ΔU + ΔA (1)

Это уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. При передаче теплоты в систему ΔQ положительно (при передаче теплоты системой ΔQ отрицательно). Работа, совершённая системой считается положительной (работа, совершённая над системой - отрицательна).

Смысл первого закона термодинамики можно понять, используя в качестве простого примера газ, закрытый в цилиндре с установленным подвижным поршнем. Если мы добавляем теплоту к газу, но не допускаем перемещения поршня, внутренняя энергия и, следовательно, температура газа возрастёт. Внутренняя энергия газа может быть повышена при его сжатии поршнем. Если при нагревании газа мы позволяем ему расширяться (не удерживаем поршень), теплота, которую мы сообщаем газу, частично расходуется на увеличение его внутренней энергии, а частично - на совершение внешней работы, в результате которой поршень будет подниматься.

Вечный двигатель -- воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время.

Чтобы вечный двигатель мог работать, он должен сам себя обеспечивать энергией. Иначе говоря, он должен вырабатывать ее в достаточном количестве, не имея ни какого внешнего источника.

вопрос 45 Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.
Проще говоря, энтальпия — это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении.

термодинамике, функция независимых параметров, определяющих равновесное состояние термодинамич. системы. Ф. с. не зависит от пути (хар-ра процесса), следуя к-рому система пришла в рассматриваемое равновесное состояние (т. е. не зависит от предыстории системы). К Ф. с. относятся, в частности, характеристические функции системы (внутр. энергия, энтальпия, энтропия и др.). Работа и кол-во теплоты не явл. Ф. с., т. к. их значение определяется видом процесса, в результате к-рого система изменила своё состояние.

Экзотермическая реакция — химическая реакция, сопровождающаяся выделениемтеплоты. Противоположна эндотермической реакции.

Полное количество энергии в химической системе чрезвычайно трудно измерить или подсчитать. С другой стороны, изменение энтальпии ΔH в химической реакции гораздо легче измерить или сосчитать. Для этих целей используют калориметры. Измеренное значение ΔH соотносится с энергией связи молекул следующим образом:

ΔH = энергия, потраченная на разрыв связей — энергия, выделенная при образовании связей продуктов реакции.

Для экзотермических реакций эта формула даёт отрицательное значение для ΔH, так как большее значение вычитается из меньшего значения.

Эндотерми́ческие реа́кции (от др.-греч. ἔνδον — внутри и θέρμη — тепло) — химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты. Для эндотермических реакций изменение энтальпии и внутренней энергии имеют положительные значения (\Delta H > 0, \Delta U > 0), таким образом, продукты реакции содержат больше энергии, чем исходные компоненты.

К эндотермическим реакциям относятся: реакции восстановления металлов из оксидов, электролиза (поглощается электрическая энергия), электролитической диссоциации (например, растворение солей в воде), ионизации, фотосинтеза.

Вопрос 46 . 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.

Следствия из закона Гесса.Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье-Лапласа).

• Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

• Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

• Таким образом, пользуясь табличными значениями теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т. н. стандартным условиям. Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры.

Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то её (их) тепловой эффект равен нулю.

Вопрос 47 Энтропия – это одна из функций состояния

термодинамической системы. Функция состояния – это такая величина, значения которой однозначно определяются состоянием системы, а изменение функции состояния при переходе системы из одного состояния в другое определяется только начальным и конечным состояниями системы и не зависят от пути перехода.

.Все расчеты в термодинамике основываются на использовании функций состояния, называемых термодинамическими функциями. Каждому набору независимых параметров соответствует своя термодина мическая функция. Изменения функций, происходящие в ходе каких-либо процессов, определяют либо совершаемую системой работу, либо получаемую системой теплоту. Термодинамические функции являются функциями состояния. Поэтому приращение любой из функции равно полному дифференциалу функции, которой она вы ражается. Полный дифференциал функции f (x,у) переменных х и у определяется выражением (1) Поэтому, если в ходе преобразований мы получим для приращёния некоторой величины f выражение вида (2) можно утверждать, что эта величина является функцией параметров и , причем функции и представляют собой частные производные функции : (3) При рассмотрении термодинамических функций мы будем пользоваться неравенством Клаузиуса, представив его в виде (4) Знак равенства относится к обратимым, знак неравенства - к необратимым процессам.

Вопрос 48 Связь энтропии и термодинамической вероятности состояния логарифмическая:
S = k*ln(W) -> W = e^(S/k).
Это понятно из следующих рассуждений: энтропия пропорциональна массе -> суммарная энтропия системы состоит из суммы энтропий составных системы -> вероятность состояния всей системы равна произведению вероятности состояния отдельных частей -> суммированию энтропий соответствует умножение вероятностей -> логарифмическая связь энтропии системы и термодинамической вероятности состояния системы. Энтропия– мера дезорганизованности, беспорядочности и хаотичности системы.
Различают три вида равновесия:
1. Абсолютное равновесие (статическое), которое представлено одной точкой в пространстве (маятник).
2. Подвижное равновесие – ситуация, когда ни одно из состояний системы в отдельности не является равновесным, но последовательная смена состояний по определенному циклу рассматривается как своеобразное равновесие (светофор).
Статическое и подвижное равновесия характерны для технических систем. Однако, можно сказать, что фирма находится в состоянии статического равновесия, если ее структура во времени не меняется.
3. Динамическое равновесие – ситуация, когда система не возвращается к прошлым равновесиям, но стабильно развивается по известному закону. Такое равновесие характерно для живых и социальных систем – оно достигается за счет изменения структуры.
Важным аспектом в равновесии является устойчивость, то есть способность систем функционировать в состоянии, близком к равновесному.

Вопрос 49 Самопроизвольные процессы (естественные или положительные) протекают в системе без вмешательства со стороны внешней среды и сопровождаются уменьшением внутренней энергии системы и передачей энергии в окружающую среду в форме теплоты и работы. Эндотермические самопроизвольные процессы не противоречат этому определению, так как они могут протекать в неизолированной системе и производить работу за счет теплоты окружающей среды.

Процессы, которые сами собой (без внешнего воздействия) совершаться не могут, называютсянесамопроизвольными, неестественными или отрицательными. Такие процессы осуществляются путем передачи системе энергии из внешней среды в форме теплоты или работы.

Согласно I закону термодинамики самопроизвольные процессы идут в сторону уменьшения запаса внутренней энергии или энтальпии системы.