Основные понятия и определения химической термодинамики. I и II законы термодинамики, их физическая сущность. Энтальпия. Теплоемкость. Виды теплоемкости. Термохимия. КПД цикла Карно. Энтропия, физический смысл, значение. Свободная энергия системы. Изобарно-изотермический и изохорно-изотермический потенциалы.

Студент должен уметь:

- рассчитывать теплоемкость веществ;

- определять работу и теплоту в термодинамических процессах;

- рассчитывать тепловые эффекты химических реакций;

- рассчитывать изменение энтропии в химической реакции;

- определять стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца химического процесса.

Первый закон термодинамики

Теплота, поглощаемая системой в ходе процесса, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение работы над окружающей средой.

Теплота, поглощаемая системой при равна изменению энтальпии .

Если совершается только работа расширения , при  для газовых реакций , тогда ,  - суммарное изменение числа молей участников реакции. Расчет стандартной энтальпии химической реакции проводят по энтальпиям образования и энтальпиям сгорания участников реакции. Данные можно взять в справочнике [4].

Тепловой эффект химической реакции можно рассчитать, основываясь на законе Гесса методом комбинирования химических реакций.

Теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества (удельная теплоемкость) или 1 моль вещества (молярная теплоемкость) на 1 К.

Средняя теплоемкость

Истинная теплоемкость

В зависимости от условий проведения процесса различают изобарную С_р и изохорную C_v теплоемкости.

Второй закон термодинамики

Невозможен циклический процесс, единственным результатом которого было бы превращение всей теплоты, взятой от теплоисточника в работу (без одновременного переноса некоторого количества теплоты от более горячего тела к более холодному).

Все самопроизвольные процессы заключаются в переходе из упорядоченного состояния в менее упорядоченное. Степень «беспорядка» измеряется энтропией.

Математическое выражение II закона термодинамики .

Физический смысл энтропии вытекает из статистической теории Больцмана. Энтропия является функцией термодинамической вероятности системы.

Изменение энтропии в химической реакции определяют по стандартным энтропиям участников реакции.

Стандартную энергию Гиббса и энергию Гельмгольца – критерии направленности самопроизвольного процесса и равновесия – рассчитывают по термодинамическим данным с использованием справочной литературы [4] по уравнениям:

Для реакций, протекающих в газовой фазе, учитывают изменение числа молей участников реакции .

Максимальная полезная работа, произведенная системой, равна убыли термодинамического потенциала.