ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Первый закон термодинамики

Так как внутренняя энергия и энтальпия являются функциями состояния, то согласно уравнениям (62.2) и (62.3) тепловой эффект еакции не зависит от пути процесса (промежуточных стадий), а определяется только начальным и конечным состояниями системы. (т. е. состоянием исходных веществ и продуктов реакции). Это следствие первого закона термодинамики применительно к химическим процессам называется законом Гесса. Этот основной закон термохимии был установлен Гессом на базе экспериментальных исследований в 1840 г., т. е. несколько раньше, чем был сформулирован первый закон термодинамики. Комбинируя уравнения (62.2) и (62.3), получаем [c.206]

Существует два основных закона термодинамики. Первый— закон сохранения энергии. Согласно ему различные виды энергии могут превращаться друг в друга, но общее количество энергии остается величиной постоянной. Общее количество энергии в какой-либо системе может увеличиться или уменьшиться за счет энергии окружающей среды. [c.16]

Физические и химические явления исследуются в термодинамике главным образом с помощью двух основных законов, называемых первым и вторым началами термодинамики. Первое начало следует из закона сохранения энергии и материи. Второе начало характеризует направление процессов. В XX в. был открыт третий закон термодинамики, который не имеет такого широкого применения, как первый и второй, но важен для теоретического анализа химических процессов. Известно еще нулевое начало (закон) термодинамики. Все законы термодинамики являются постулатами и проверены многовековым опытом человечества. [c.12]

В заключение этого раздела еще раз кратко сформулируем основные законы термодинамики. Первый закон термодинамики по существу представляет собой закон сохранения энергии, но ничего не говорит о вероятности того или иного превращения. Второй закон термодинамики ос- [c.317]

История покажет, что только этого понимания и недоставало для открытия одного из основных законов термодинамики—первого начала термодинамики. [c.73]

Первый закон термодинамики. Как известно, существует два основных закона термодинамики. Первый закон — закон сохранения энергии — констатирует, что в замкнутой системе различные виды энергии могут превращаться друг в друга, НО общее количество энергии в этой системе всегда остается величиной постоянной. I Таким образом, если в замкнутой системе происходит к превращение одного вида энергии в другой, то это превращение обязательно имеет строго эквивалентный ха- рактер. Общее количество энергии в такой системе может увеличиться или уменьшиться только за счет окружающей среды. [c.27]

Рассмотрев вопросы об энергии системы, об изменении этой энергии в процессах перехода системы из одного состояния в другое и о формах, в которых система может обмениваться энергией с окружающей средой, придадим этим рассуждениям строгую количественную форму. Для этого сформулируем первый основной закон (или первое начало) термодинамики. [c.13]

Этот закон — первый основной закон, или первое начало термодинамики. Иногда это начало формулируют иначе [c.12]

История покажет, что только этого понимания и недоставало для открытия одного из основных законов динамики — первого начала термодинамики. Открытие этого начала существенным образом обязано исследованиям адиабатических процессов в газах [7, 23]. [c.72]

Основными законами термодинамики являются закон сохранения энергии (первый закон) и закон возрастания энтропии (второй закон). [c.7]

Данное утверждение составляет основное содержание первого закона термодинамики. Интегрирование уравнения (1.16.1) дает [c.43]

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]

В практике горного дела необходимо учитывать многие химические реакции. Так, воздействие влаги на каменный уголь, хранящийся на воздухе, может привести к самовозгоранию. Поэтому при создании многих промышленных процессов необходимо знать условия и направление протекания тех или иных химических реакций. Как и все явления природы, химические реакции сопровождаются изменениями энергии, например выделением или поглощением тепла, излучением и т. п. Поэтому законы, определяющие течение химических превращений, связаны с законами превращения энергии. Эти законы составляют предмет особой науки — термодинамики. Ее приложение к химии называется химической термодинамикой. Основные законы термодинамики вытекают из многовековой практики человечества. Ее первый закон устанавливает невозможность создания машины, которая производила бы работу без затраты энергии —так называемого вечного двигателя первого рода. Второй закон термодинамики указывает на невозможность существования вечного двигателя второго рода, т. е. периодически действующей машины, которая производила бы работу за счет охлаждения окружающей среды. Такая машина могла бы, например, использовать неограниченные запасы энергии морей и океанов. [c.14]

На этом краткое знакомство с первым законом термодинамики заканчивается. В заключение предлагаем табл. II.1, в которой собраны основные сведения об обратимых термодинамических процессах идеального газа. Они могут быть использованы при решении как теоретических, так и практических задач. [c.66]

Первый закон термодинамики, строго установленный Мейером (называемый в физике также законом сохранения энергии), утверждает, что энергия не исчезает и не создается, а переходит из одной формы в другую, другими словами, невозможно создать вечный двигатель первого рода . Воспользовавшись представлениями, развитыми в гл. 18 о функциях состояния [уравнения (174) и (180)], можно сформулировать первый закон термодинамики следующим образом внутренняя энергия системы есть функция состояния. Если бы внутренняя энергия не была функцией состояния, то при ее изменении в круговом процессе можно было бы получить дополнительное количество энергии, т. е. создать вечный двигатель первого рода , что противоречит первому закону термодинамики (одному из основных законов природы). [c.217]

В результате совместного рассмотрения основных законов термодинамики получили четыре основные функции состояния, имеющие размерность энергии. Ниже эти функции исследуются более подробно, так как с их помощью можно количественно описать химические равновесия. Для того чтобы связать первый и второй законы термодинамики, введем в параметры системы наряду с р, Т и V также энтропию з. Для четырех функций состояния получим [c.246]

Тщательный анализ показал, что первое и второе начало термодинамики не позволяют решить этой задачи. Необходимо привлечь какое-то дополнительное условие, не вытекающее из двух основных законов термодинамики. В. Нернст предположил, что такое дополнительное условие состоит в том, что две кривые АН == ф (Т) и АО == г з (Т) не только имеют общую точку при Т = О, но имеют в этой точке и общую касательную [c.102]

Физические и химические явления в термодинамике исследуются главным образом с помощью двух основных законов, называемых первым и вторым началами термодинамики. Первое начало следует из закона сохранения энергии и вещества. Второе начало, характеризующее направление процессов, было сформулировано в XIX в. К нынешнему столетию относится открытие третьего закона термодинамики, который не столь широк и всеобъемлющ, как первый и второй, но имеет важное значение для теоретического анализа химических процессов. [c.11]

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ [c.77]

Таким образом, для достаточно точного описания термодинамических процессов первый закон термодинамики должен быть дополнен другой обш,ей закономерностью, позволяющей решать вопрос о возможности или невозможности тех или иных процессов, о направлении процессов и пределе, до которого они протекают. Эта закономерность составляет основное содержание второго закона термодинамики. [c.92]

Основные положения. Первый закон термодинамики. .............77 [c.387]

Термодинамика базируется на двух основных законах, именуемых первым и вторым началами (законами) термодинамики. Оба начала являются результатом обобщения человеческого опыта, практики. [c.71]

Основным законом термохимии является закон Гесса, базирующийся на первом начале термодинамики, открытый и экспериментально проверенный русским академиком Гессом (1840 г.) ранее принципа эквивалентности. [c.373]

В современной термодинамике правильно оценивается важность закона термического равновесия. Чтобы подчеркнуть значение этого закона, было предложено дать ему номер, подобно тому, как имеют номера три других основных закона термодинамики. Но так как изменение названий первого, второго и третьего начал термодинамики вряд ли можно было осуществить, то для закона термического равновесия предложили нелепо звучащее наименование—нулевой закон термодинамики. [c.31]

Основными задачами вводного курса теории химической термодинамики являются во-первых, дать строгое определение термина свободная энергия , во-вторых, установить связь свободной энергии с величинами, которые можно непосредственно измерять в лаборатории, и, в-третьих, разработать методику определения величины свободной энергии. В настоящей книге большое внимание уделено применению понятия свободная энергия к химическим задачам. Поэтому мы примем сформулированное выше положение и приведем без доказательства некоторые из наиболее важных уравнений, связывающих свободную энергию и некоторые другие ро ц т-венные ей величины с непосредственно измеряемыми свойства.ми, такими, как температура, давление и состав. Таким путем мы сможем более подробно показать, как применяется химическая термодинамика, не затрачивая при этом слишком много времени на формулировки и объяснение основных законов термодинамики. [c.48]

Термодинамика гальванических элементов. Вопрос о происхождении электрической энергии получил свое дальнейшее разрешение, когда Уильям Томсон установил связь между химической и электрической энергией в гальванических элементах на основе первого закона термодинамики, а Гельмгольц, использовав основное термодинамическое уравнение Гиббса, приспособил его для установления связи между этими энергиями и обоими законами термодинамики. [c.180]

Более общий принцип — принцип сохранения энергии можно считать лишь подготовленным его трудами, поскольку он более широк по своему содержанию, как это правильно подчеркивал выдающийся термодинамик, немецкий ученый Макс Планк [20] Первое начало теории тепла есть не что иное, как принцип сохранения энергии в приложении к явлениям, протекающим с выделением или поглощением тепла . Резюмируя все сказанное выше, можно дать ответ на поставленный нами ранее вопрос о роли Гесса в установлении одного из основных законов термодинамики. [c.173]

В современной термодинамике правильно оценивается важность закона термического равновесия. Чтобы подчеркнуть значение этого закона, было предложено дать ему номер. Ведь три других основных закона термодинамики имеют номера. Но изменение названий первого, второго и третьего начал термодинамики вряд ли [c.30]

Основным законом термохимии является закон Г И. Гесса, согласно которому изменение энтальпии (внутренней энергии) в химической реакции определяется только видом и состоянием исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода от начальных веществ к конечным. Закон Гесса вытекает нз первого закона термодинамики при ограничивающих условиях [c.64]

Процесс активации путем соударений является процессом в основном бимолекулярным, и скорость любой реакции, активируемой за счет соударений, казалось бы, должна быть прямо пропорциональна квадрату давления (или концентрации). Между тем скорость мономолекулярной реакции пропорциональна первой степени давления (или концентрации Следовательно, активация при моно-молекулярных превращениях осуществляется не в результате соударений, а за счет какого-то другого процесса. Поэтому первые попытки теоретически объяснить мономолекулярные реакции сводились к поискам механизма активации (без учета молекулярных столкновений в реагирующей системе). Было, например, сделано предположение, что активация происходит вследствие поглощения инфракрасного излучения, т. е. является фотохимическим процессом (Перрен). Существовало мнение, что необходимая для активации энергия передается возбужденными продуктами реакции и что протекание мономолекулярных реакций объясняется наличием в системе энергетических цепей (Христиансен и Крамере). Эксперимент не подтвердил этих предположений, и высказывалась даже серьезно мысль о том, что в случае мономолекулярных реакций не выполняется первый закон термодинамики (Томсон). [c.152]

Уравнение первого закона термодинамики (2.15) является уравнением энергии в тепловой форме, в котором при расчетах центробежных компрессоров обычно принимают / ар = О, т. е. считают процессы, происходящие в компрессоре, адиабатноизолированными от окружающей среды [431. Уравнение (2.8) обобщенного политропного процесса связывает основные параметры реального газа при сжатии или расширении. [c.59]

Химическая термодинамика. В этом разделе физической химии рассматриваются основные соотношения, вытекающие из первого закона термодинамики, которые позволяют рассчитать количество выделяемой или иоглощаемой теилоты и определить, как будет влиять иа него изменение внешних условий. На основе второго закона термодинамики определяется возможность самопроизвольного течения процесса в интересуюи ,ем нас направлении, а также условия и положение равновесия и его смещения иод влиянием изменения внешних условий. [c.23]

Основы химической те]змоданамики. Основные понятия и первый закон 1 ер м о динамики. Термо.химия. Второй закон термодинамики. Термодинамические потеш(иалы и харакзерисзические функции. Движущие силы процессов. Вычисление критерия самопроизвольности процессов и равновесие системы. [c.8]

Энергия — основная физическая величина. Математический аппарат большинства разделов теоретической физики, включая термодинамику, основан на различных формах закона сохранения энергии. Однако важнейшая особенность макроскопических систем, которые рассматриваются в термодинамике, состоит в том, что энергию макроскопической системы невозможно непосредственно измерить. Различные физические методы позволяют только определять изменения энергии отдельных частиц системы — атомов, молекул, ионов. Однако не существует никаких методов непосредственного измерения энергии системы как целого. Изменение энергии макроскопической системы определяют в виде теплоты или работы. Первоначально они рассматривались независимо. Поэтому для макроскопической системы сам факт существования внутренней энергии макроскопической системы как некоторой физической величины удалось установить только в середине XIX в., причем для этого потребовалось открыть ранее неизвестный закон природы — первое начало термодинамики. Впоследствии возникла необходимость использовать и другие неизмеряемые величины — энтропию, химический потенциал и т. п. Широкое применение в математическом аппарате термодинамики непосредственно не измеряемых величин является особенностью термодинамики как науки и сильно затрудняет ее изучение. Однако каждая неизмеряе-мая величина в термодинамике точно определена в виде функций измеряемых величин и все окончательные выводы термодинамики можно проверить на опыте. При этом для описания свойств системы используют специальные термодинамические переменные (или термодинамические параметры). Это физические величины, с помощью которых описывают явления, связанные с взаимными превращениями теплоты и работы. Все это макроскопические величины, выражающие свойства больших групп молекул. Не все эти величины можно непосредственно измерить. [c.6]

Вычисление полной энергии, затрачиваемой в процессе, и составление теплового баланса основано на первом законе термодинамики. Основной задачей, решаемой при рассмотрении теплопередачи, является расчет температурных полей для различных моментов времени и точек внутри системы. Распределение температур в массе резиновой смеси зависит от условий теплоотдачи на граничных поверхностях, характера теплопроводности, теплофпзи-ческих свойств материала, наличия и интенсивности тепловыделения внутри самой системы (распределенных тепловых источников при автогенных процессах). [c.138]

Так, при калориметрических измерениях жидкостей особенно важны работы Осборна гг сотрудников, в которых разработана соответствующая техтшка эксперимента [29, 15]. Исследования к-бутаиа [42] и этана [43] являются примерами такого типа работ. Основные термо-дипами к ские соотношения, применяемые при калориметрических измерениях, основаны на первом законе термодинамики. При онределе-нин теплоемкости в точке давления насыщения с помов ью калориметра типа Осборна соответ-ств5"ющие соотношения имеют следующий вид [c.56]

Чтобы решить проблему энергии, используют термодинамический г м/сл, называемый циклом Борна — Габера. Он приведен на рис. 4.2, Основная идея заключается в том, что образование ЫаС1(тв.) из элементов Ыа(тв.) + /2С12 г.), энтальпия которого по определению и есть энтальпия образования МаС1(тв.), можно разбить на ряд последовательных стадий. Если затем алгебраически сложить энтальпии этих стадий, то, согласно закону сохра-шения энергии — первому закону термодинамики,, в результате должны получить АЯ . Таким образом, получим уравнение [c.120]

До сих пор коррозионные гальванические микро- и макропары мы рассматривали преимущественно с точки зрения законов термодинамики. Однако этого недостаточно для решения многих вопросов. Во-первых, при термодинамических расчетах трудно предусмотреть сложное влияние среды, которая зачастую играет решающую роль в определении степени коррозии металла. Во-вторых, с помощью термодинамики принципиально невозможно вычислить скорость коррозионных процессов, определяющих долговечность конкретных сооружений и сроки их ремонта. В-третьих, коррозия металлов почти повсеместно сопровождается сложными побочными и вторичными процессами, сказывающимися иногда чрезвычайно сильно на скорости развития основной химической реакции, тогда как термодинамические данные пригодны (и то с рядом ограничений) для расчета основ- [c.125]

В основе Т. X. лежат общие положения и выводы термодинамики. Первый закон тер.иодинамики слу-ишт основой термохимии, и основной закон термохимии — Гесса закон — является важнейшим его следствием. Предметом термохимии служит изучение теплоемкостей различных веществ и тепловых эффектов химич. реакций и различных физико-химнч. процессов. Закон Гесса дает возможность определять тепловые эффекты расчетным путем, не прибегая к дорогостоящим и не всегда доступным экспериментальным опродолоииям. При таких расчетах большую роль играют теплоты образования рассматриваемых веществ, т. к., зная теплоту образования каждого из веществ, участвующих в данной реакции, легко рассчитать ее тепловой эффект. Для органич. реакции подобную же роль играют и теплоты сгорания. Современные справочные издаппя содерн ат данные [c.48]

Одна из основных проблем при идентификации первичных процессов — детальный подсчет числа поглошенных квантов [95]. Первый закон термодинамики, безусловно, применим и к фотохимическим процессам. Поэтому перераспределение поглощенной энергии можно представить следующим соотношением [c.62]

В настоящее время термодинамические методы находят широкое применение в самых различных областях химии и химической технологии. Как исследователи, работающие в лабораториях, так и инженеры химики, в первую очередь инженеры-проектировщики, постоянно сталкиваются с необходимостью термодинамического рас смотрения различны.х вопросов. Каждый научный работник и каждый инженер, задумывающийся над осуществлением какой-либо новой химической реакции, прежде всего стремится узнать, возможна ли она термодинамически, т. е. насколько положение равновесия этой реакции сдвинуто в сторону образования интересующего его продукта. Пользуясь термодинамическими методами, можно рассчитать теплоты различных химических и физико-химических процессов, температуру, развивающуюся в двигателе, поршневом или реактивном, длину реактора, в котором интересующая нас реакция будет протекать до нужной глубины превращения исходны. веществ, и решить многие другие важные вопросы. По мере того как термохимия и наука о строении молекул накапливают все больше и больше конкретных данных, увеличивается и число вопросов, для которых можно, найти точное решение расчетным путем, не прибегая к экспериментальным исследованиям. Наряду с этим создается возможность отыскания различного рода закономерностей, помощью которых можно проводить вычисления, не имея соответствующих данных, но получая результаты с удовлетворительной для многих целей точностью. Этими обстоятельствами и объясняется широкое проникновение термодинамических вычислений в различные области химии. Б связи с этим книга Беннера Термохимиче-ские расчеты может оказаться полезной для различных кругов читателей. Инженеры найдут здесь простые методы расчета некоторых видов химической аппаратуры, химики-органики — расчеты равновесий важных органических реакций, студенты и аспиранты смогут познакомиться с основами вычислений термодинамических величин по спектроскопическим данным. К достоинствам книги относится конкретность изложения, наличие большого количества задач и примеров. Рекомендуя книгу Беннера всем желающим применять термодинамические методы на практике, мы никак не можем рекомендовать ее для изучения термодинамики. Основные законы термодинамики сформулированы автором во многих случаях недостаточно строго, а рекомендуя различные методы расчета, автор [c.5]