Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Равновесия в физических процессах и изменение свободной энергии

    Следует ясно отдавать себе отчет в том, что изменение свободной энергии АС и изменение стандартной свободной энергии АС° -это две разные величины. Как мы уже знаем, при любом спонтанном химическом или физическом процессе свободная энергия реакционной системы всегда уменьшается, т.е. АС выражается всегда отрицательной величиной. Но мы знаем также, что любой химической реакции соответствует строго определенное изменение стандартной свободной энергии АС°, которое может быть положительным, отрицательным или равным нулю в зависимости от константы равновесия данной реакции. По величине изменения стандартной свободной энергии АС мы судим о том, в каком направлении и как далеко пойдет реакция до того момента, когда в системе установится равновесие, если эта реакция протекает в стандартных условиях, т.е. при исходных концентрациях всех компонентов 1,0 М, pH 7,0 и температуре 25°С. Величина АС , следовательно, есть строго определенная константа, характерная для каждой данной реакции. Истинное же изменение свободной энергии АС для данной химической реакции зависит от условий, при которых эта реакция фактически протекает (т. е. от концентрации реагирующих компонентов, pH и температуры), а эти условия могут и не совпадать со стандартными. Кроме того, величина АС любой реакции, стремящейся к равновесию, всегда отрицательна и уменьшается по абсолютной величине (становится менее отрицательной) с приближением к равновесию в момент достижения равновесия она равна нулю, и это свидетельствует о том, что за счет данной реакции больше уже не может быть произведено никакой работы. [c.412]


    В предыдущих разделах был выяснен физический смысл электродного потенциала, показана его связь со скачками потенциала на границах раздела фаз, рассмотрены условия возникновения скачка потенциала на границе электрод — электролит (основной составной части электродного потенциала) и разобрана зависимость его величины от состава раствора. При обсуждении механизма возникновения скачка потенциала на границе электрод — электролит было отмечено, что главной причиной его появления является обмен ионами между металлом электрода и раствором. Этот процесс протекает вначале (т. е. в момент создания контакта между металлом и раствором) в неэквивалентных количествах, что приводит к появлению зарядов разного знака по обе стороны границы раздела фаз и к появлению двойного электрического слоя. Однако ни структура последнего, ни распределение зарядов по обе стороны межфазной границы там не рассматривались. Строение двойного электрического слоя не имеет принципиального значения для величины равновесного электродного потенциала, который определяется изменением свободной энергии соответствующей электрохимической реакции. В то же время строение двойного электрического слоя играет важную роль в кинетике электродных процессов, включая и кинетику обмена ионами в равновесных условиях, определяя интенсивность этого обмена (величину тока обмена Г). Теория строения двойного электрического слоя служит поэтому как бы переходным звеном между электродным равновесием и электродной кинетикой. [c.227]

    Изменение свободной энергии и равновесие. Для любого обратимого процесса, химического или физического — это безразлично, при постоянном давлении и температуре АР — О. Химическая реакция в момент равновесия является обратимым процессом, и следовательно для состояния равновесия любой реакции Д/- = 0. Испарение воды ири температуре ее кипения при данном давлении или плавление льда при 0° могут служить примером обратимых физических процессов для них АР тоже равно нулю. [c.102]

    Почти все физические и химические процессы в природе связаны с взаимодействием между атомами. Величиной межатомных сил определяются физико-химические свойства газообразных, жидких и твердых тел. Процессы смачивания и капиллярного течения жидкостей по поверхности твердого или жидкого тела также обусловлены наличием в них внутренних и поверхностных силовых полей. Проявление этих сил вызывает взаимодействия между молекулами внутри и на поверхности жидкости. Изолированная молекула, находящаяся внутри жидкости на расстоянии радиуса действия молекулярных сил, притягивает окружающие молекулы и одновременно находится под воздействием этих молекул. Равнодействующая всех сил равна нулю, в результате молекула внутри жидкости находится в равновесии. При перемещении молекулы к поверхности на расстояние, меньшее радиуса действия молекулярных сил, условие ее равновесия будет другим. Со. стороны молекул граничной газообразной фазы рассматриваемая молекула испытывает незначительное притяжение. Результирующая же сил одностороннего притяжения нижележащих молекул стремится втянуть ее внутрь жидкости. Другие молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, испытывают аналогичное воздействие и таким образом образуется поверхностный слой, который оказывает давление на жидкость. Толщина этого слоя составляет приблизительно 10 А. Свободная энергия поверхностного слоя направлена во всех точках перпендикулярно к поверхности и стремится сократить ее до минимума. Если другие силы не действуют на жидкость, она принимает форму шара, т. е. тела с наименьшей поверхностью при данном объеме. Значение поверхностной энергии жидкости и изменение под действием ее формы капли зависят от природы взаимодействующих веществ, соприкасающихся на границе раздела фаз. Чем ближе по величине значения их поверхностной энергии, тем меньше результирующая межфазная поверхностная энергия. [c.140]


    Интерпретация этих уравнений проводится на основе общих принципов [21, 175]. Частицы ветвящегося процесса ничем не отличаются от тех, размножение которых описывается формулами (П1.50), (П1.51), Однако их перемещения в пространстве изменяются под действием внешних полей. Кроме того, функциональная группа вступает в реакцию с вероятностью, определяющейся ее положением, поскольку константа равновесия К[х") зависит от координаты г". Выражение (III.65) для (г") учитывает не только входящую в L = Z /z химическую составляющую Fo изменения свободной энергии в ходе элел1ентарного акта реакции, но и физическую составляющую / (г") — 2fer(г"), связанную с различием потенциальной энергии пары групп до и после реакции. [c.230]

    Принцип минимума свободной энергии. В представленной самой себе изолированной системе могут возникать и самопроизвольно протекать только такие процессы (физические и химические), при которых свободная энергия системы уменьшается. Это находится в соответствии со вторым началом термодинамики. Когда в результате этих процессов свободная энергия достигает наименьшего возможного при данных условиях значения, тогда система переходит в состояние термодинамического равновесия. Послоднее может существовать как угодно долго — до тех пор. пока внешние условия (температура, давление и т. п.) остаются прежними. Малейшее изменение условий тотчас же смещает равновесие. В системе немедленно возникают процессы, приводящие свободную энергию к уровню, являющемуся минимальным при данных новых условиях существования системы. Таким образом, состояние системы, соответствующее минимуму свободной энергии, является состоянием устойчивого равновесия при данных условиях. [c.90]

    Выражение термодинамического сродства через свободную энергию шозБОЛяет нам обобщить химические реакции, подводя под категорию реакций и многие физические процессы, и, в частности, изменения агрегатных состояний вещества. С химическими реакциями эти процессы имеют следующие общие черты во-первых, в результате изменений агрегатных состояний получается вещество с другими физическими свойствами во-вторых, эти процессы связаны с поглощением или выделением теплоты в-третьих, как, например, при кристаллизации переохлажденной жидкости, мы имеем процесс, ведущий к устойчивому равновесию, причем в адиабатных условиях этот процесс, как показано, ведет к возрастанию энтропии, а в изотермических условиях, подобно химическим реакциям, сопровождается уменьшением свободной энергии. Мы можем, таким образом, изменение агрегатных состояний рассматривать как некоторый предельный случай химических реакций, когда количество другого реагирующего вещества равно нулю. [c.166]

    Перейдем теперь к потенциалу изохорно-изотермической системы, именно к свободной энергии Р. Вместо энтропии 5 фактором равновесия здесь является температура Т. Тем самым предполагается, что температура во всех частях системы одинакова и задается температурой внешней среды. Поэтому понижение потенциальной энергии системы за счет необратимых процессов теплообмена становится невозможным. Но вместе с тем становится возможным изменение члена Т8 за счет обратимых процессов теплообмена с вненшей средой при постоянной температуре (например, плавление или затвердевание при постоянной температуре). Отсюда понятно, почему член Т8 не входит в выр 1жение потенциала изотермической системы, поскольку потенциал представляет ту часть энергии системы, которая при условии постоянства факторов состояния убывает при всех необратимых процессах и остается постоянной при обратимых процессах. В этом заключается физический смысл того, что потенциал Р (свободная энергия) получается из внутренней энергии вычитанием члена Т8  [c.34]

Смотреть страницы где упоминается термин Равновесия в физических процессах и изменение свободной энергии: [c.85]    [c.237]    [c.90]   
Смотреть главы в:

Термохимические расчеты -> Равновесия в физических процессах и изменение свободной энергии



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Изменение свободной энергии

Процесс энергии

Равновесие процесс

Равновесие физическое

Свободная энергия

Энергия свободная, изменение в процессе



© 2025 chem21.info Реклама на сайте