Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Энергия свободная и законы термодинамики

    Второй закон термодинамики так же, как и первый, формулируется с привлечением нескольких постулатов. Если постулаты первого закона термодинамики отражали закон сохранения энергии, то постулаты второго закона отражают принцип минимума свободной энергии и качественную неэквивалентность теплоты и работы в приложении к конкретным термодинамическим процессам. Наибольшую известность получили следующие постулаты. [c.87]


    СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ И ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ [c.111]

    Введение 111 Биомедицинское значение 111 Свободная энергия и законы термодинамики 111 Сопряжение эндергонических процессов с экзергоническими 112 Роль высокоэнергетических фосфатов в биоэнергетике и в процессах улавливания энергии 113 Метаболизм пирофосфата 116 Литература 117 [c.377]

    Кинетическая система не находится в состоянии равновесия. Подчиняясь первому закону термодинамики (сохранение энергии), она свободна от ограничений второго закона. Чем меньше ограничений накладывается на систему, чем больше степеней свободы она имеет, тем труднее ее описать. Действительно, как будет видно из дальнейшего, эта трудность становится одним из реальных препятствий на пути удовлетворительной кинетической обработки. Однако основное препятствие для кинетического описания химических систем заключается во множественности существенно неравновесных факторов, которые могут играть решающую роль в определении пути реакции. Таким образом, априори нельзя сформулировать те положения, которыми определяется адекватное описание кинетической системы. В этом нетрудно убедиться на следующем простом примере. Вода, находящаяся на вершине холма, может быть описана уравнениями равновесного состояния. В некоторый следующий момент времени вода может стечь в озеро у основания холма. Оба эти состояния (исходное и конечное) могут быть описаны совершенно точно, и можно определить разности энергий этих состояний. Однако если попытаться описать сам переход, т. е. процесс течения воды с вершины холма, то будет видно, что он может зависеть почти от бесчисленных факторов от наличия стоков, контура склона холма, структурной устойчивости контура, множества подземных каналов в холме, через которые может проникать вода, и т. п. И наконец, если на холме будет кем-либо пробурена скважина, то появится необходимость в тщательном экспериментальном исследовании для того, чтобы учесть и этот дополнительный фактор, влияющий на течение воды. [c.14]

    Если же работу данного химического процесса при электролизе выразить через его тепловой эффект или изменение свободной энергии, то согласно второму закону термодинамики получим  [c.251]

    Сопоставление это величины с величиной свободной энергии реакции при стандартных условиях, рассчитанной по третьему закону термодинамики, показывает, что расхождение между ними меньше 200 кал такое совпадение можно считать вполне удовлетворительным. [c.116]

    Когда студенты хорошо усваивают представления об энтальпии и энтропии, введение понятия свободной энергии как их комбинации и его использование для предсказания направления самопроизвольного протекания реакций обычно не вызывают больших трудностей. Расчеты, основанные на использовании свободных энергий образования, настолько напоминают расчеты с энтальпиями, что требуют лишь краткою обсуждения. Однако следует указать, что не все численные величины, приведенные в приложении 3, имеют одинаковый смысл, хотя в расчетах они могут использоваться с одинаковым основанием. Приведенные там энтальпия и свободная энергия каждого вещества относятся к реакции, в которой данное вещество образуется из составляющих его элементов в их стандартных состояниях, тогда как для энтропии приведено ее абсолютное значение для данного вещества при 298 К. Следует обсудить, каким образом третий закон термодинамики дает возможность вычислять абсолютные энтропии веществ и почему нельзя ввести абсолютные энтальпии или абсолютные свободные энергии веществ. [c.578]


    Согласно классической теории ФП [14, 15] причиной возникновения того или иного упорядочения является изменение соотношения между вкладами внутренней энергии Е и энтропии 5 в свободную энергию Р=Е-Т8. Основным принципом статистической физики, вытекающим нз второго закона термодинамики, является минимальность таких термодинамических потенциалов, как свободная энергия, в состоянии равновесия. Поэтому в равновесии Р минимально относительно всех внутренних параметров системы, в частности относительно степени упорядоченности. Энтропия характеризует величину беспорядка, хаотичности в системе, и при переходе от неупорядоченной структуры к упорядоченной она уменьшается. В то же время энергия составляющих систему частиц минимальна при их упорядоченном, а не хаотическом расположении. Таким образом, в свободной энергии вклад слагаемого с внутренней энергией описывает тенденцию к упорядоченности, а энтропийного слагаемого -к неупорядоченности, и выбор системой равновесного состояния с минимальным / определяется конкуренцией между вкладами. С понижением температуры степень хаотичности и энтропия уменьшаются, вклад энтропийного слагаемого стремится к нулю, и свободная энергия определяется внутренне энергией Е. Поэтому при низких температурах все равновесные системы должны быть так или иначе упорядочены. Таким образом, необходимость тех или иных ФП упорядочения при понижении температуры следует нз общих законов термодинамики. Современной теории ФП предшествовала теория Л.Д Ландау. Основные положения теории Ландау [13]  [c.22]

    Описанный закон природы наряду с принципом минимума свободной энергии положен в основу второго закона термодинамики и выражает качественную неэквивалентность теплоты и работы. На рис. 11.8 приводится графическое описание вышеизложенного. Пусть некоторой термодинамической системе сообщается энергия в форме теплоты или работы (Qp или Ц7), в результате чего энтальпия системы возрастает на ЛЯ (отрезок АО), а ее внутренняя энергия — на Ли (отрезок АС). [c.86]

    Термодинамически все процессы в природе независимо от внешнего вмешательства протекают самопроизвольно. Любое внешнее воздействие на термодинамическую систему сводится лишь к созданию условий, при которых рассматри-раемая система оказывается выведенной из состояния равновесия. Согласно второму закону термодинамики, такая система стремится к восстановлению термодинамического равновесия. При этом направление процесса, вызванного в этой системе, согласуется с принципом минимума свободной энергии. [c.119]

    Но, с другой стороны, живые организмы являются системами открытыми, поэтому, используя энергию обмена, могут сами заряжаться до более высокого потенциала и с этой точки зрения имеет место противоречие второму началу термодинамики. Так, зеленые растения для повышения энергетического потенциала используют солнечную энергию, а животные — энергию, поступающую с пищей. Таким образом, хотя энтропия самого организма может изменяться в любом направлении, т. е. она может уменьшаться за счет непрерывного поглощения свободной энергии из окружащей среды, энтропия системы организм — среда, взято в целом, несомненно увеличивается. Это дает основание для общего вывода длж живых организмов, как и для тел неживой природы, полностью выполняются законы термодинамики. [c.75]

    Применительно к химическим процессам второй закон термодинамики можно сформулировать так всякое химическое взаимодействие при неизменных давлении или объеме и постоянстве температуры протекает в направлении уменьшения свободной энергии системы. Пределом протекания химических реакций (т. е. условием равновесия) является достижение некоторого минимального для данных условий значения свободной энергии системы О или Р. Процессы протекают самопроизвольно и дают некоторую полезную работу, если Р<0 или ДС<0. При АР>0 и ДС>0 процессы не могут при заданных условиях (у, Т или р, Т) протекать самопроизвольно и возможны лишь при получении работы извне (например, реакции при электролизе, фотохимические реакции и др.). Изменение термодинамических функций А[1, АР, А/, АО и А5 для любых реакций рассчитывают по закону Гесса аналогично вычислению тепловых эффектов реакций. Значения термодинамических функций при стандартных условиях / = 25°С и р=101 325 Па приводятся в справочных таблицах. [c.61]

    Второй закон термодинамики. Энтропия. Свободная и связанная энергия [c.20]

    Необходимо помнить, что количество работы в количестве теплоты определяется характером процесса, совершаемого системой, а распределение внутренней энергии по различным формам зависит только от состояния системы. Приведенные рассуждения особенно наглядно иллюстрируются следующим примером. Пусть обратимый изотермический процесс протекает с убылью внутренней энергии и поглощением тепла. Тогда в соответствии с первым законом термодинамики количество произведенной работы больше убыли внутренней энергии, но разумеется, равно убыли свободной энергии Гельмгольца. Отсюда ясно, что свободную энергию Р нельзя рассматривать как форму или как часть внутренней энергии системы. [c.141]


    До сих пор при анализе закрытых систем участники химических реакций рассматривались как индивидуальные вещества, не влияющие друг на друга. Это позволяло рассчитывать тепловые эффекты реакций, изменения энтропии и свободной энергии Гиббса, используя первый закон термодинамики в виде (2.2) и фундаментальное уравнение в виде (2.58). Однако для реальных систем с взаимным влиянием одних участников реакции на свойства других такой идеализированный подход становится неточным. Поэтому удобно проводить анализ таких систем исходя из уравнения первого закона термодинамики для открытых систем (2.7)  [c.84]

    Заметим, что в таблицах стандартных величин фигурирует как энтальпия Н — функция, вытекающая из первого закона, так и энтропия 5 и свободная энергия С, вытекающие из второго закона термодинамики. [c.24]

    Наиболее широко в термодинамике используются пять характеристических функций внутренняя энергия U, энтальпия Н, свободная энергия Гельмгольца F, свободная энергия Гиббса G и энтропия S. Вид их находят на основе законов термодинамики. Подставляя вместо Q ее значение из (П1.3) в уравнение (П1.1), получаем, что для процессов при постоянной температуре [c.151]

    Во всякой системе, в которой свободная энергия больше минимального при данных условиях значения (по второму закону термодинамики), должен самопроизвольно идти процесс в направлении уменьшения свободной энергии. Рассмотрим два примера. Туман представляет собой дисперсную систему из большого количества капелек жидкости (в частности воды), взвешенных в воздухе. Общая поверхность всех капелек жидкости в тумане во много раз больше той поверхности, которой обладала бы жидкость после слияния всех капелек в общую массу. В связи с этим туман является системой неустойчивой мелкие капельки при столкновении сливаются в более крупные капли, что в природных условиях приводит к выпадению дождя. Процесс укрупнения капель идет самопроизвольно, [c.274]

    Согласно второму закону термодинамики внутренняя энергия системы складывается из свободной df и связанной ТйЗ  [c.108]

    Если внутренняя энергия не меняется н AI7 = 0, то согласно второму закону термодинамики AF=—TAS, и тогда работа деформации, равная изменению свободной энергии AF в единице объема образца с учетом (8.23), будет равна [c.114]

    Температура плавления 150° К ДЯ° для плавления 300 кал-моль , а) Вычислите по третьему закону термодинамики мольную энтропию этого вещества в жидком состоянии при 300° К. б) Рассчитайте мольную энтальпию плавления, энтропию плавления и свободную энергию плавления Гиббса при 100° К. Какой знак будет иметь ДС  [c.49]

    При измерении константы равновесия реакции НгО (ж)-f СО (г) НСООН (ж) найдено, что стандартная свободная энергия образования муравьиной кислоты из простых веществ равна —85200 кал-моль" при 298° К [22], а стандартная свободная энергия образования муравьиной кислоты из простых веществ при 298° К, определенная из измерения теплоемкостей, равна —85370 кал-моль- [23]. Оба эти результата можно считать в пределах ошибки эксперимента тождественными. Какое значение имеет согласие между двумя экспериментальными результатами для обоснования третьего закона термодинамики  [c.50]

    Коллоидные растворы обладают большим запасом свободной энергии, а поэтому термодинамически неустойчивы. Огромная удельная поверхность дисперсной фазы создает избыток поверхностной энергии, которая, согласно второму закону термодинамики, стремится к наименьшему значению, что связано с уменьшением поверхности раздела между частицами и средой. Это вызывает переход системы в такое состояние, когда частицы объединяются, сцепляясь под действием молекулярных сил в агрегаты. В одних коллоидах объединение идет довольно быстро, в других сравнительно медленно. [c.111]

    Рассмотрим вкратце термодинамику этого процесса. Самопроизвольное растворение высокомолекулярных соединений, как и всяких других веществ, должно сопровождаться, согласно второму закону термодинамики, уменьшением свободной энергии. Изменение свободной энергии АР складывается, как известно, из изменения внутренней энергии АО и изменения энтропии [c.215]

    Коллоидные системы обладают большой свободной энергией и в соответствии со вторым законом термодинамики будут стремиться к равновесному состоянию, характеризующемуся разделением системы на две фазы, имеющие минимальные межфазовые поверхности и, следовательно, минимальную свободную поверхностную энергию. Отсюда становится понятным, что стабилизаторы, адсорбируясь на дисперсной фазе и снижая тем самым количество свободной энергии, будут способствовать устойчивости системы. [c.111]

    Стремление свободной энергии к минимальному значению является выражением второго закона термодинамики. [c.18]

    Коллоидные растворы представляют собой гетерогенные системы, что и служит одной из причин их неустойчивости. Они обладают большой свободной энергией и в соответствии со вторым законом термодинамики будут стремиться к равновесному состоянию, характеризующемуся разделением системы на две фазы, имеющие минимальные межфазовые поверхности и, следовательно, минимальную свободную поверхностную энергию. Отсюда становится понятным, что стабилизаторы, адсорбируясь на дисперсной фазе и снижая тем самым величину свободной энергии, также будут способствовать устойчивости системы. [c.135]

    Используйте первый и второй законы термодинамики, а также определения свободной энергии Гиббса (С=Н — Т8) и теплосодержания (Н=Е- -Р ) для вывода уравнения Гиббса—Гельмгольца- [c.267]

    В отличие от золей растворы ВМС, как и истинные растворы, при неизменных внешних условиях как угодно долго сохраняют агрегативную устойчивость своих частиц. Следовательно, эти системы находятся в устойчивом термодинамическом равновесии, в то время как золи, подчиняясь второму закону термодинамики и обладая повышенным запасом свободной энергии, стремятся перейти в более устойчивое состояние с меньшим запасом энергии путем укрупнения частиц. [c.378]

    Из первого и второго законов термодинамики вытекают соотношения, которые в принципе позволяют вычислять характеристики равновесий при химических реакциях. Однако осуществление таких вычислений требует знания некоторых экспериментальных данных изменения энтальпии реакции при определенной температуре, например 298 К, теплоемкостей участников реакции в зависимости от температуры, константы равновесия (или свободной энергии) также при определенной температуре. Энтальпии и теплоемкости называются термическими величинами. Их измерения относительно просты и осуществляются с помощью калориметров. Значительно более трудным является определение констант равновесия, особенно для высокотемпературных металлургических реакций. Между тем развитие химии и металлургии в начале текущего столетия требовало разработки способов расчета равновесий. Поэтому было важно найти методы расчетов, основывающиеся лишь на экспериментальных данных о термических величинах. Решение задачи стало возможным в результате открытия нового принципа — третьего закона термодинамики. [c.41]

    На основании законов термодинамики любая энергетическая система стремится при постоянной температуре принять состояние с возможно меньшей свободной энергией, поэтому процессы, в результате которых энергия системы уменьшается, идут самопроизвольно. Следствием этого является, например, тот факт, что большинство металлов в природе находится в ионном состоянии в виде окислов и солей и на обратный процесс необходима дополнительная затрата энергии. [c.83]

    Введение 5 завершает необходимый набор термодинамических величин. Полезно ввести еще некоторые величины, особенно свободную энергию Гиббса (изобарный потенциал) О и химический потенциал [1,, выразив их через другие термодинамические величины О и х особенно удобны при изложении фазовых (гл. 3 и 4) и химических (гл. 5, 6 и 7) равновесий. Настоящая глава заканчивается третьим законом термодинамики, который позволяет получить абсолютное значение энтропии вещества. [c.48]

    Дайте определение энтропии и выведите общее уравнение для второго закона термодинамики, включающее химические потенциалы Из этого уравнения получите следующие равенства, в которые входит свободная энергия С, и укажите их применение  [c.267]

    Все мы знаем из собственного опыта, насколько важна для жизни энергия. Известно, что нельзя жить без еды, что после тяжелой работы мы испытываем не только усталость, но и чувство голода. Наше тело вырабатывает тепло —уже одно это наблюдение привело Лавуазье примерно в 1780 г. к заключению, что дыхание представляет собой медленное сгорание питательных веществ в организме. Позднее, после открытия первого и второго законов термодинамики, было установлено точное количественное соотношение между теплотой, энергией и работой. Современная биохимическая литература пестрит ссылками на термодинамические величины — энергию Е, энтальпию Н, энтропию 5 и свободную энергию Гиббса О. [c.200]

    Сопоставление получепгтых результатов показывает, что свободная энергия реакции гидрирования этилена в стандартных условиях, вычисленная по уравнению (62), находится в лучшем согласии с величиной Д 2293,1, рассчитанной по третьему закону термодинамики, чем Д 2298,1, вычисленная по уравнению (60). [c.114]

    Из этого отнюдь не следует, что катализатор может вызвать термодинамически невозможный процесс. Поскольку катализатор Е1Х0ДИТ в состав лишь промежуточного соединения, термодинамическая возможность процесса определяется разностью уровней свободной энергии конечного и начального состояний. Таким образом, химический процесс и в присутствии катализатора идет в направлении минимума свободной энергии в системе, а катализатор лишь ускоряет (или замедляет) этот процесс, т. е. не способен смещать положения равновесия. Это же заключение можно сделать и на оснонании рассмотрения следующей модели представим себе изотермическую систему, состоящую из газообразных компонентов, в которой термодинамически аошожна реакция с изменением числа молей. Предположим, что существует катализатор, смещающий положение равновесия. Тогда, попеременно вводя в систему и выводя из нее катализатор, можно будет при отсутствии разности температур неограниченно получать работу расширения и сжатия газов. Следовательно, сделанное предположение о возможности смещения равновесия в присутствии катализатора приводит к возможности построения вечного двигателя второго рода, т. е. к нарушению второго закона термодинамики. [c.273]

    На этом примере можно убедиться, что для получения от электрохимического элемента даже столь небольшого напряжения, как 1 В, в нем должна протекать реакция с большим изменением свободной энергии. Поскольку свободные энергии реакций обладают свойством аддитивности (вытекаюшим из первого закона термодинамики), нет ничего удивительного в том, что э.д.с. электрохимических элементов также аддитивны, как уже указывалось в разд. 19-2. [c.174]

    Растворение протекает самопроизвольно лищь в тех случаях, когда процесс сопровождается уменьшением свободной энергии системы. Изменение этого термодинамического параметра системы полимер - растворитель определяется вторым законом термодинамики  [c.92]

    Перенос энергии в форме тепла , происходящий между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур более нагретого и менее нагретого тел, при наличии которой тепло самопроизвольно, в соответствии со вторым законом термодинамики, переходит от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами г.редставляет собой обмен энергией между молекулами, атомами и свободными электронами в результате теплообмена интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого — возрастает. [c.260]

    Самопроизвольный химический процесс, будучи разновидностью самопроизвольного термодинамического процесса, согласно второму закону термодинамики, сопровождается убылью свободной энергии системы и заканчивается установлением в системе так называемого химического равновесия. На основании этого в качестве меры предрасположенности системы к совершению определенного (ожидаемого) химического процесса (меры химического сродства VFxbmI принята ожидаемая убыль свободной энергии системы, происходящая при протекании в ней ожидаемой реакции до установления химического равновесия при р и Г = onst — = — ДОр  [c.96]

    В науке часто пользуются функциями, характеризующими состояния систем, и составляют таблицы, которые применяют для расчетов. В термодинамике такие таблицы строят для энтальпий и свободных энергий — функций, вытекающих соответственно из первого и второго начал термодинамики. Законы термодинамики являются г мпирическими. Они отражают вековой опыт человечества. Однако современная наука, особенно статистическая физика, раскрывает связь между опытными законами термодинамики и характеристиками атомов и молекул. [c.7]

Смотреть страницы где упоминается термин Энергия свободная и законы термодинамики: [c.160]    [c.71]    [c.20]    [c.63]    [c.56]    [c.191]    [c.53]    [c.859]   
Биохимия человека Т.2 (1993) -- [ c.111 , c.116 ]

Биохимия человека Том 2 (1993) -- [ c.111 , c.116 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Второй закон термодинамики. Энтропия. Свободная и связанная энергия

Закон сохранения материи — 12. Обменные процессы в организмах — 13. Закон сохранения энергии — 14. Первое начало термодинамики— 16. Второе начало термодинамики. Энтропия—18. Третье начало термодинамики — 20. Критика тепловой смерти вселенной — 21. Принципы термохимии — 24. Свободная энергия — 28. Второе начало термодинамики и организмы

Закон термодинамики

Закон энергии

Законы термодинамики понятие свободной энергии

Изменение теплоты—29. Второй закон термодинамики—29. Изменение энтропии—31. Изменение свободной энергии и константа равновесия—32. Соотношение между изменениями теплоты и свободной энергии— 34. Термодинамика растворов — 38. Активность—39. Свободная энергия разбавления—40. Парциальные молярные величины—41. Свободная энергия образования и ее применение—42. Термодинамика в биологии

Свободная энергия

Свободная энергия реакции. Энтропия. Второй закон термодинамики

Свободная энергия реакций. Энтропия. Цикл Карно. Второй закон термодинамики

Термодинамические основы теории горения п газификации твердого топлива Первый и второй законы термодинамики. Полная энергия и свободная эпергия системы. Термодинамический потенциал



© 2025 chem21.info Реклама на сайте