Максимальная работа термодинамике

В исследовании термодинамики химических превращений в конце XIX в. большую роль сыграли работы голландского физикохимика Я. X. Вант-Гоффа. Мысленно проведя газовую реакцию в равновесных условиях, т. е. сжимая и расширяя газы с совершением максимальной работы в так называемом ящике Вант-Гоффа , он вывел знаменитое уравнение изотермы химической реакции, которым связал максимальную работу, т. е. изменение энергии Гиббса в реакции, с известной из закона действия масс константой химической реакции. Так закон действия масс получил свое термодинамическое обоснование. Вант-Гофф вывел также зависимость константы реакции от температуры, получившую название уравнения изобары химической реакции. Он показал, что знак и крутизна этой зависимости определяются знаком теплового эффекта реакции, чем термодинамически обосновал принцип смещения равновесия Ле-Шателье-Брауна (1884). [c.317]

Согласно Ленгмюру, правило Дюкло — Траубе можно обосновать следующим образом. Примем, что толщина поверхностного слоя равна O. Тогда средняя концентрация в этом слое будет Г/0. Из термодинамики известно, что максимальная работа А, требующаяся для сжатия газа от объема Fi до объема Vit может быть представлена как [c.126]

Как известно, только часть электрической энергии, затраченной в процессе электролиза воды, используется на целевую реакцию разложения воды на водород и кислород. Остальная часть энергии в конечном счете выделяется в виде тепла. Наиболее распространено определение количества тепла, выделяющегося в процессе электролиза, по разности между общей затратой электрической энергии на электролиз и химической энергией полученных при этом газов — водорода и кислорода. Такое представление основано на первом законе термодинамики. Высказывалось также мнение, что количество тепла, выделяющегося в процессе электролиза, определяется разностью между общим количеством электрической энергии, затрачиваемой на электролиз, и максимальной работой процесса Однако при этом не учитывается количественное различие значений максимальной работы и теплового эффекта процесса. [c.83]

Наиболее общее выражение для определения максимальной работы основано на уравнении первого закона термодинамики [см. уравнение (1.14)] [c.98]

Интеграл Клаузиуса для необратимых термодинамических циклов и математическое выражение второго начала термодинамики. Максимальная работа системы [c.106]

Максимальная работа и полезная работа. В соответствии с принципами термодинамики процесс (например, химическая реакция) только в том случае может протекать самостоятельно, т. е. без подвода энергии, если он в состоянии производить внешнюю работу. Процесс дает наибольшую величину внешней работы максимальную работу), если он протекает изотермически и обратимо. Если процесс идет при постоянном давлении рис этим связано изменение объема ДК рассматриваемой системы, то произведенную внешнюю работу можно разложить на две составляющие [c.164]

Уравнения (32) и (33) являются удобным сочетанием первого и второго законов термодинамики применительно к обратимым изотермическим процессам и указывают на то, что максимальная работа (а в случае изобарных процессов максимально полезная работа) не равна тепловому эффекту процесса. Максимальная работа равна тепловому эффекту процесса только в практически нереализуемом случае, т. е. при температуре абсолютного нуля. Эти положения, как будет показано в дальнейшем, имеют существенное значение для обсуждения проблемы химического сродства. [c.112]

Нужно отметить, что хотя исходные соотношения термодинамики остаются неизменными, их обоснование может быть дано различными способами. Так, термин максимальная работа химической реакции , некогда весьма популярный, трудно согласовать с термодинамическим понятием работа . Определенные уточнения должны быть введены в связи с переходом к международной системе единиц (СИ). Так, запись Д0° = = —RT nKp, которая была приемлемой, когда давление выражали в атмосферах, становится неверной для СИ. Это побудило автора дать современное обоснование расчетных соотношений химической термодинамики органических соединений. [c.7]

Из термодинамики известно, что максимальная работа химической реакции получается при обратимом (равновесном) проведении процесса. В нащем случае процесс полностью необратим и работа равна нулю. Вся энергия химической реакции полностью превращается в тепло. Электроны в этом процессе непосредственно переходят от цинка к меди. Для того чтобы получить электрическую энергию, надо провести процесс перехода [c.365]

В настоящем учебном пособии изложены разделы термодинамики, касающиеся только равновесных процессов. Поэтому везде (кроме особо оговоренных мест) будет использоваться максимальная работа. Для сокраш,ения записи она в дальнейшем будет обозначаться через А без индекса макс . [c.19]

Максимальная работа и э.д.с. гальванического элемента. Термодинамика гальванического элемента. [c.198]

Максимальная работа может быть получена только в равновесном процессе для такого процесса, используя второй закон термодинамики, мы получили выражение (3.7) [c.98]

Заметим, что с помощью только первого и второго законов термодинамики нельзя определить ход кривой максимальной работы, но это можно сделать с привлечением тепловой теоремы Нернста, позволяющей выбрать одну кривую из целого семейства (рис. 7.1, пунктирные кривые), каждая кривая которого отличается константой интегрирования термодинамических уравнений. [c.131]

В современной термодинамике все реже говорят о максимальной работе реакции. Дело, по-видимому, в том, что практически эту работу редко измеряют — по большей части для реакций, на основе которых, как для реакции (V.44), можно построить гальванический элемент. В большинстве же случаев речь идет не о работе как таковой, а о возможности ее совершения при условиях равновесного проведения реакции. На самом же деле реакция проводится неравновесно (например, образование аммиака в колонне синтеза) и работа фактически не производится. В связи со сказанным в современной термодинамике используют соотношения (IV. 10) и (IV.23), т.е. [c.115]

При постоянной температуре максимальная работа, произведенная в результате самопроизвольной прямой или обратной реакции, зависит от разницы концентраций исходных веществ и продуктов реакции и от константы химического равновесия. Исходные концентрации в реакционной смеси задаются произвольно и, следовательно, известны. По ним с помощью закона действующих масс могут быть найдены равновесные концентрации и выход целевого продукта реакции. Вычисление максимальной работы через концентрации реагирующих веществ или, наоборот, определение положения равновесия по известной величине А тах = —AG при различных температурах и давлениях составляют две главные задачи в термодинамике химических равновесий. [c.131]

Таким образом, для более полного анализа явлений и процессов необходимо к первому началу термодинамики добавить еще одну общую закономерность, позволяющую определить их качественные особенности. Для этой цели служит второй закон термодинамики, устанавливающий возможен или невозможен тот или иной процесс, в каком преимущественном направлении он будет протекать, когда система достигнет термодинамического равновесия и при каких условиях от системы можно получить максимальную работу. [c.50]

Термодинамика показывает, что существует связь между константой равновесия и рядом термодинамических функций. Так, например, связь между убылью изохорно-изотермического потенциала максимальной работой реакции при постоянном объеме и константой равновесия выражается уравнением [c.86]

Максимальная работа и тепловой эффект реакции. В термохимии тепло, поглощенное системой, считается отрицательным, в термодинамике — положительным, а в термохимии тепло, выделенное системой, считается положительным, в термодинамике — отрицательным. В термодинамике теплоту обозначают через д, [c.67]

Но задача заключается не только в уточнении вывода фундаментальных теорем и законов термодинамики. Вероятно, все, кому часто приходится применять уравнения термодинамики к исследованию разнообразных техниче- ских и химических проблем, будут согласны со мной, что на практике успеху использования термодинамики вредит неясность, недостаточная определенность многих термодинамических понятий, включая самые ходовые из них, например такие, как фаза, компонент, вариантность, максимальная работа и т. д. Когда применение уравнений термодинамики сводится к использованию готовых, стандартных методов расчета, то упомянутый недостаток, конечно, мало заметен (поэтому-то некоторые физики его и вовсе не замечают), но каждый раз, когда исследуемый вопрос, хотя бы и весьма простой, требует нового подхода, сейчас же обнаруживаются трудности, происходящие от недостаточной определенности многих термодинамических понятий. [c.83]

Уравнение Гиббса—Гельмгольца (2.8), объединяющее оба начала термодинамики, справедливо, в частности, и для гальванических элементов. В этом уравнении Д1/ соответствует теплоте реакции (при постоянном объеме), а максимальная работа = — г Е. Следовательно, для гальванических элементов уравнение Гиббса— Гельмгольца имеет следующий вид [c.144]

Теперь, пользуясь установленными понятиями, перейдем к рассмотрению принципа, или, вернее, двух тесно связанных друг с другом принципов, сыгравших довольно большую роль в историческом развитии химической термодинамики и являющихся, как будет показано в одной из следующих глав, более рациональной основой теории потенциалов, чем постулаты Гиббса. Я имею в виду принцип максимальной работы и близкий к нему по содержанию принцип положительной работы. Подготовительной ступенью к ним исторически послужил принцип Бертело, согласно которому самопроизвольными процессами являются процессы экзотермические и согласно которому тенденция к осуществлению данного процесса в системе тем более велика, чем больше количество выделяемого в процессе тепла. [c.100]

Максимальная работа и соотношение величин химической и электрической энергии гальванических элементов. На основании законов термодинамики можно установить максимальную величину электрической энергии или работы, которая может быть получена от обратимого гальванического элемента. [c.22]

Выше, на основании первого закона термодинамики, дано общее соотношение между теплотой реакции и работой. Количественное же соотношение между максимальной работой и теплотой реакции дается на основании второго закона термодинамики уравнением Гиббса-Гельмгольца, согласно которому [c.24]

С учетом полученного соотношения между максимальной работой и внутренней энергией системы мы можем сделать следующее заключение. Процессы протекают само-произвольно в том направлении, в котором изменение свободной энергии идет в сторону ее уменьшения (система производит внешнюю работу). Это одно из основополагающих определений термодинамики, оно позволяет путем расчетов заранее установить, в каком направлении в заданных условиях пойдет самопроизвольный процесс в системе, состоящей из данных веществ. Точное предсказание направления процесса позволяет рассчитать максимально возможную при определенных условиях работу. [c.113]

Максимальная работа, которую можно получить при химическом превращении в соответствии со вторым началом термодинамики, в общем не равна теплоте реакции, так как в большинстве случаев имеет место неизбежное (и теоретически) нагревание (гл. II, 7), во многих случаях очень незначительное. [c.229]

В 1906 г. Нернст сформулировал третье начало термодинамики он обнаружил, что по мере приближения к температуре абсолютного нуля тепловой эффект и движущая сила (максимальная работа) химических реакций все более приближаются друг к другу, а при температуре абсолютного нуля совпадают (в формулировке, данной в 1911г. М. План-ком, тепловой закон гласит при неограниченном понижении температуры энтропия любой конденсированной химической системы неограниченно стремится к нулевому значению). Благодаря тепловому закону стал впервые возможным точный [c.95]

К началу 80-х годов XIX в. для суждения о протекании и направлении химических реакций, в первую очередь органических, наметились два пути первый — определение теплового эффекта реакции с опорой на принцип максимальной работы второй — выяснение равновесных концентраций исходных веществ и конечных продуктов реакции с опорой на закон действия масс. Оба эти пути, за единичными исключениями, не удавалось соединить вместе. Попытки объединить оба подхода на основе молекулярно-кинетической теории не привели к успеху, и только термодинамика смогла подвести под них общий теоретический фундамент. [c.120]

Изменения свободной энергии и теплосодержания обрати-мых элементов. Так как количественные следствия второго закона термодинамики применимы только к обратимым процессам, то изучение обратимых элементов особенно важно. В этом случае к опытным результатам исследований элементов можно применять термодинамические методы. Если э. д. с. обратимого элемента равняется Е вольтам и происходящий в нем процесс сопровождается прохождением п фарадеев, т. е. пЕ кулонов, где равняется 96 500 кулонов, то максимальная работа, которая может быть произведена элементом в цепи, равняется пРЕ в-кул ъля джоулей (ср. стр. 17). Так как в электрическую работу не входит механическая работа, связанная с изменением объема, то электрическую работу можно считать равной [c.271]

Механическая и электрическая энергии взаимно превращаются друг в друга, и поэтому качественно равноценны, но тепло, как известно из термодинамики, превращается в работу не полностью. Термодинамическое совершенство установки может характеризоваться величиной эксергии Ь, т. е. той максимальной работы, которая может быть получена из заданного количества тепла Q, ц определяется из соотношения, справедливого для обратимого цикла Карно [c.229]

Механическая и электрическая энергии взаимно превращаются друг в друга, и поэтому качественно равноценны, но тепло, как известно из второго закона термодинамики, превращается в работу не полностью. Термодинамическое совершенство установки может характеризоваться величиной эксергии Е, т. е. той максимальной работы, которая может быть получена из заданного количества тепла Q при обратимом переходе из начального состояния в состояние равновесия с окружающей средой. Из соотношения, справедливого для обратимого цикла Карно, имеем [c.162]

Как известно из химической термодинамики, максимальная работа Ам, которая может быть получена от системы, равна изобарному потенциалу реакции (при постоянном давлении) или свободной энергии реакции (при постоянном объеме). Рассматривая процесс при постоянном давлении, получим [c.12]

Согласно второму началу термодинамики, разность между тепловым эффектом (У) и максимальной работой (А), измеряющей химическое сродство, [c.279]

Максимальная работа. Только что указывалось, что максимальную работу дают обратимые процессы. Эго важное положение следует из второго начала термодинамики и может быть пояснено следующими примерами. [c.296]

Недоработанность логических основ термодинамики сказывается в сложности строгого обоснования понятий энтропии и абсолютной температуры в постулировании критериев равновесия вместо их доказательства р отсутствии отчетливого чисто термодинамического, а не статистического вывода неравенств в наличии некоторых существенных неточностей, касающихся ( рмулирорки и использования таких важных принципов, как принцип максимальной работы (принцип положительной работы) или, например, принцип Ле Шателье и, пожалуй, еще во многом другом. [c.83]

Из термодинамики изнестно, что максимальная работа, которую можег совершить система, равна убыли свободной энергии [c.476]

ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО — термин, применявшийся для характеристики способностп данных веществ к химич. взаимодействию между собой пли для характеристики степени устойчивости получающегося при этом соединения в отношении разложения на исходные вещества. В разное время X. с. пытались оценивать по разным параметрам реакцпй. В середине 19 в. в качестве меры X. с. началп использовать количество теила, выделяющегося при реакции (см. Бертло-Томсена принцип). Однако существование самопроизвольно протекающих эндотермических реакций показало ограниченную применимость этого положения. Вант-Гофф, применив второй закон термодинамики, доказал (1883), что направление самопроизвольного теченпя реакции определяется не тепловым эффектом реакции, а максимальной работой ее. При этом он вывел уравнение, количественно выражающее зависимость этой величины от концентрации веществ, участвующих в реакции (см. Изотермы, реакции уравнение), и зависимость направления самопроизвольного течения реакцпй от соотношения между этими концентрациями. В настоящее время вместо максимальной работы рассматривают изменения изобарно-пзотермич. потенциала (энергии Гиббса) А2 для реакций, происходящих при постоянных темп-ре и давленип, или изменение изохорно-изотермич. потенциала (энергни Гельмгольца) АР для реакций, происходящих при постоянных темп-ре и объеме. Понятие о X. с. при этом уже не применяется. [c.331]

Если при расчете работа окажется положительной, т. е. А>0, это значит, что реакция, протекая в условиях обратимости, слева направо доставляет работу, такая реакция принципиально возможна и, вообще говоря, тем вероятнее, чем больще получается работы. Если же работа отрицательна (А<0), нельзя надеяться на то, что реакция будет протекать сама собой. Она сможет осуществиться лищь при подводе энергии извне, т. е. при сопряжении ее с другим процессом, доставляющим работу. Для сопряжения нужна некоторая и обычно высокая степень организации. Именно это и происходит в живой природе. Энергия, заключенная в пищевых веществах, частично обесценивается в процессах обмена в клетках, но зато получают возможность протекать такие процессы, как синтез белка, синтез нуклеиновых кислот и т. п. Термодинамика не может предсказать, в каких условиях возникнет сопряжение реакций, но она не запрещает его. В клетках, как показал опыт, сопряжение двух реакций осуществляется посредством определенного соединения, участвующего в обеих реакциях. Одна из реакций — доставляющая энергию и способная протекать самопроизвольно (например, какая-либо окислительно-восстановительная реакция), создает продукт, молекулы которого аккумулируют часть энергии процесса в форме химической энергии связей. В другой реакции — потребляющей энергию (например, в синтезе белков) это промежуточное и богатое энергией соединение принимает деятельное участие и обеспечивает ее протекание. Для сравнения работоспособности различных реакций часто принимают, что исходные и конечные концентрации реагирующих веществ равны 1 моль1л. Тогда выражение для максимальной работы становится особенно простым [c.69]

Принцип Вертело продолжительное время господствовал в химии из-за недооценки второго начала термодинамики, согласно которому максимальная работа измеряется не тепловым эффектом, а уменьшением свободной энергии системы. Однако в ряде случаев максимальная работа реакции близка к тепловому эффекту, и тогда принцип Вертело может дать качественно правильную оценку устойчивости соединений и направления реакций с помощью термохимических таблиц. Это имеет место в твердых и жидких системах при не слишком высоких температурах. Можно, однако, привести ряд примеров, когда даже в таких системах максимальная работа и тепловой эффект отличаются не только по величине, но и по знаку (самопроизвольно идущие эн4отер.мические реакции). В этих случаях применение принципа Вертело дало бы совершенно ошибочные результаты. [c.278]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология