Термодинамика химическая законы

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]

Термохимические расчеты основаны на применении к химическим процессам соотношений, вытекающих из I начала термодинамики. Основной закон термохимии — закон Гесса можно обосновать следующим образом. [c.16]

Для объяснения свойств растворов на разных этапах развития науки были предложены различные теории растворов. Вначале самостоятельно развивались химическая и физическая теории растворов. Первая основывалась на изучении закономерностей химических процессов, протекающих в растворах, вторая — на исследовании физических свойств растворов на базе общих законов термодинамики. Химическая точка зрения наиболее последовательно развивалась Д. И. Менделеевым, физическая — Я. X. Вант-Гоффом, С. Аррениусом и др. В дальнейшем, в результате работ И. А. Каблукова, В. А. Кистяковского и других ученых успешно стала развиваться физико-химическая теория растворов, впитавшая в себя достижения химической и физической теории растворов. [c.208]

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]

Энергия Гиббса. Чтобы ответить на вопрос, будет ли принципиально протекать та или иная химическая реакция, в каком направлении и как глубоко, необходимо к химическим реакциям применить второй закон термодинамики. Этот закон в приложении к химическим процессам может быть сформулирован сле- [c.210]

Химическая термодинамика. В этом разделе на основе законов общей термодинамики излагаются законы химического равновесия и учение о фазовых равновесиях, которое обычно называют правилом фаз. Частью химической термодинамики является термохимия, в которой рассматриваются тепловые эффекты химических реакций. [c.19]

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ [c.43]

Создавая математическую модель, исследователь формализует рассматриваемый процесс или элемент, представляя его в виде математической связи между входными и выходными параметрами. Точность воспроизведения сущности рассматриваемого процесса на модели будет зависеть от степени изученности его. Составление математического описания, например, процесса получения и выделения продуктов реакции основывается на степени изученности процесса и составляющих его элементов, на знаниях о всех существенных внешних и внутренних связях. Источником этих сведений обычно являются фундаментальные исследования в области термодинамики, химической кинетики и явлений переноса. Основываясь на фундаментальных законах термодинамики, можно записать уравнения для определения тепловой нагрузки на конденсатор, подогреватель, кипятильник, найти равновесные составы химической реакции и т. д. На основе законов химической кинетики можно установить механизм реакции, определить скорости образования продуктов. Как для процесса в целом, так и для отдельных его элементов записываются фундаментальные уравнения переноса массы, энергии и момента. С точки зрения машинной реализации математического описания процесса получения и выделения продуктов реакции этой задаче свойственны причинно-следственные отношения между элементами, так как модели и реактора, и колонны в своей структуре содержат большое число взаимосвязанных подзадач. В этом смысле к математической модели технологического процесса применимы общие принципы системного анализа. [c.8]

Формулировки первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. В 1840—1849 гг. Джоуль впервые с помощью разнообразных и точных опытов установил эквивалентность механической работы и теплоты AIQ = J, где J — механический эквивалент теплоты — постоянная, не зависящая от способа и вида устройств для превращения работы А в теплоту Q . В дальнейшем было доказано постоянство отношений других видов работы к теплоте, введено обобщающее понятие энергии и сформулирован закон сохранения и эквивалентности энергии при всевозможных взаимных превращениях различных видов энергии переход одного вида энергии в другой совершается в строго эквивалентных количествах в изолированной системе сумма энергий есть величина постоянная. Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии в применении к процессам, которые сопровождаются выделением, поглощением или преобразованием теплоты в работу. В химической термодинамике действие 1-го закона распространяется на ту универсальную форму энергии, которая называется внутренней энергией. [c.73]

Детерминированное описание (и соответственно модель) стро- ится на основе фундаментальных теоретических законов и закономерностей. Оно составляется исходя из законов термодинамики, химической кинетики, законов сохранения массы, энергии и учитывает такие явления, как диффузия, тепло- и массопередача, гидродинамика, перемешивание и т. д. [c.17]

Объектами исследования в термодинамике являются только макроскопические системы, т. е. системы, состоящие из очень большого количества частиц. При термодинамических исследованиях любого процесса не рассматривается молекулярная структура вещества, характер сил взаимодействия между молекулами, механизм процесса, ничего не говорится и о скорости процесса. Та часть термодинамики, которая имеет дело с применением указанных трех законов к химическим процессам и фазовым переходам, называется химической термодинамикой. Химическая термодинамика разрабатывает наиболее рациональные методы расчета тепловых балансов при протекании химических и физико-химических процессов раскрывает закономерности, наблюдаемые при равновесии определяет наиболее благоприятные условия для осуществления термодинамически возможного процесса выясняет условия, при которых можно свести к минимуму все побочные процессы определяет термодинамическую устойчивость индивидуальных веществ. [c.181]

Рассмотрим с точки зрения первого закона термодинамики химическую реакцию [c.224]

Химическая термодинамика. На основе общих законов термодинамика изучает законы химического равновесия. Частью химической термодинамики является термохимия, в которой рассматриваются тепловые эффекты химических реакций. [c.9]

В термодинамике изучаются законы взаимных превращений различных видов энергии при химических и физических процессах, связанных с переходами энергии между телами в форме теплоты и работы. Так как понятия теплоты и работы имеют смысл только для тел, состоящих из множества молекул, термодинамика рассматривает не поведение и свойства отдельных молекул, а так называемые макроскопические системы, т. е. тела из большого числа молекул. [c.77]

Изменение состава в результате химических процессов всегда связано с изменениями термодинамических характеристик макроскопических систем. Установление этих связей на основе принципов термодина.мики и составляет главную задачу термодинамики химических реакций. Полученные в результате соотношения позволяют дать ответы на важнейшие вопросы о равновесии и направлении самопроизвольного протекания химических процессов. Эти соотношения являются более общими и более строгими, чем те, которые получены в гл. 11 ( 11.3 и 11.4) на основе закона действия масс. [c.244]

Химическая термодинамика — область физической химии, в которой на основе законов общей термодинамики изучаются тепловые балансы химических и физических процессов в различных условиях, устанавливается возможность и направление течения процесса. С помощью химической термодинамики выводятся законы химического и фазового равновесия и его смещения при изменении различных параметров (температуры, давления, концентраций). [c.5]

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]

Методы термодинамики используются в самых различных областях знаний. В зависимости от того, в какой области рассматриваются превращения энергии, различают общую, техническую и химическую термодинамику. Если законы общей термодинамики применяются к химическим реакциям, агрегатным превращениям и различным физикохимическим явлениям, то говорят о химической термодинамике. Эта наука вооружает нас методами предсказания устойчивости веществ в заданных условиях и способности нх реагировать в том или ином направлении она дает способы расчета тепловых эффектов и глубины [c.65]

Химическая термодинамика, основные законы которой рассмотрены в предыдущей главе, изучает возможность, направление и пределы самопроизвольного течения химических процессов. Однако механизм и скорость процесса в химической термодинамике не рассматриваются. В то же время представление о скоростях химических реакций и факторах, влияющих на скорость [c.107]

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]

Химическая термодинамика — это раздел термодинамики, который описывает зависимость термодинамических свойств различных веществ от их состава, строения и условий существования и изучает химические явления с точки зрения термодинамики. Пользуясь законами химической термодинамики, можно сознательно управлять физико-химическими процессами, лежащими в основе химических производств. [c.197]

Энергия Гиббса. Чтобы ответить на вопрос, будет ли принципиально протекать та или иная химическая реакция, в каком направлении и как глубоко, необходимо к химическим реакциям применить второй закон термодинамики. Этот закон в приложении к химическим процессам может быть сформулирован следующим образом всякий самопроизвольный процесс (т. е. без затраты работы извне), в том числе и химическая реакция, может протекать в том направлении, при котором в системе происходит уменьшение энергии Гиббса (если процесс идет при постоянных температуре и давлении) или энергии Гельмгольца (если процесс идет при постоянных температуре и объеме). [c.242]

В химической термодинамике основные законы изучаются в приложении к химическим и физико-химическим явлениям. На основе знания этих законов, не прибегая к опыту, решаются задачи по определению условий, при которых данный процесс может быть реализован практически в желаемом направлении и с наибольшим выходом продуктов. Для решения таких вопросов термодинамическим методом необходимо знать только начальное состояние системы и те внешние условия, в которых она находится. Это позволило установить законы многих химических реакций и реализовать реакции в технологии раньше, чем стал известен их механизм. В этом состоит преимущество и вместе с тем некоторая ограниченность термодинамического метода. Обычно в науке и технологии бывает важно не только определить условия, при которых тот илн иной процесс становится возможным, но и иметь достаточно полные данные о механизме и скорости процессов с тем, чтобы научиться ими управлять. Это замечание ни в какой степени не умаляет значения термодинамического метода в науке, роль которого трудно переоценить. [c.78]

Разные области термодинамики химических реакций развивались неодновременно" . Изучение тепловых эффектов различных процессов и теплоемкостей разных веществ началось еще с первой половины прощлого века в результате разработки калориметрических методов. Хорошо известный закон Гесса, основанный на экспериментальных данных, был опубликован в 1840 г. В течение всего последующего времени параллельно с дальнейшим развитием теории и техники эксперимента происходило интенсивное накопление опытных данных о тепловых эффектах различных реакций, теплоемкостях, теплотах плавления, теплотах испарения разных веществ и других величин. В течение XIX века в работах Гесса, Томсена, Бертло, Лугинина, Зубова и других был накоплен обширный фонд данных для этих величин, в частности по теплотам испарения и сгорания органических соединений. Это дало возможность выявить ряд закономерностей в их значениях (правило Трутона, аддитивность теплот сгорания органических соединений некоторых классов). Последующее повышение точности показало, впрочем, довольно приближенный характер таких закономерностей. [c.17]

Химическая термодинамика применяет законы таких превращений для определения направления и степени протекания химических реакций. [c.162]

Термодинамика изучает законы, которые описывают обмен энергией между изучаемой системой и внешней средой и, в частности, превращение тепловой энергии в другие формы энергий. Законы термодинамики очень важны для химии, так как они позволяют не только определить величину энергии, выделяемой или ноглош ае-мой в ходе реакции, но и предсказать характер изменений в исследуемой химической системе. [c.158]

В учебнике изложены основные разделы физической и коллоидной химии состояние вещества, химическая термодинамика, термохимия, закон Гесса, устойчивое химическое равновесие, кинетика, катализ, фотохимия. Рассмотрены основные характеристики коллоидных систем, их классификация и методы их получения. [c.2]

Химическая термодинамика использует положения и выводы общей термодинамики. Первый закон (начало) термодинамики непосредственно связан с законом сохранения энергии, который был сформулирован в самом общем виде М. В. Ломоносовым (1748 г.). В середине XIX в. дальнейшее развитие данный закон получил в работах Р. Майера, Г. Гельмгольца, Д. Джоуля. [c.72]

Термодинамика химическая — изучает химические реакции и фазовые переходы (растворение, испарение и кристаллизация чистых веществ и растворов и обратные им процессы), а также переход энергии из одной формы в другую и от одной части системы к другой в различных химических процессах и т. д. Важнейшими разделами этой науки являются термохимия, учение о химических и фазовых равновесиях, учение о растворах, теория электродных процессов, термодинамика поверхностных явлений и др. В основе Т. х. лежат общие положения и выводы термодинамики (первый закон термодинамики служит основой термохимии, второй закон термодинамики лежит в основе всего учения о равновесиях и др.). [c.135]

Термодинамика — наука, которая изучает общие законы взаимного превращения энергии из одной формы в другую. В химической термодинамике эти законы применяются к рассмотрению химических и физико-химических процессов. В частности, химическая. термодинамика количественно определяет тепловые эффекты различных процессов (химических реакций, растворения, плавления и т. п.) выясняет принципиальную возможность самопроизвольного течения химических реакций и условия, при которых химические реакции могут находиться в состоянии равновесия. [c.33]

Вычисления, касающиеся превращений энергии, показывают, что энергия не возникает и не исчезает. Наблюдения за физическими изменениями и химическими реакциями обобщены в первом законе термодинамики. Этот закон гласит [c.213]

Понятие о химической термодинамике. К изучению химических процессов следует подходить через ряд последовательных приближений. На первом этапе целесообразно рассмотреть лишь начальное и конечное состояния взаимодействующих веществ, не учитывая путь, по которому протекает процесс, и развитие процесса во времени. В этом и заключается термодинамический подход. Химическая термодинамика использует законы общей термодинамики для исследования химических и физико-химических процессов. Она включает термохимию, учение. [c.121]

Обмен энергией между изучаемой системой и внешней средой описывают законы, которые изучает термодинамика. Применение законов термодинамики в химии позволяет решить вопрос о принципиальной возможности различных процессов, условиях их осуществления, определить степень превращения реагирующих веществ в химических реакциях и оценить их энергетику. [c.89]

Первый закон термодинамики это закон сохранения энергии. Энергия мира остается постоянной (Клаузиус). Поэтому если некоторая система теряет энергию, то в окружающей среде должно наблюдаться соответствующее увеличение ее. Кроме того, когда энергия одного вида превращается в энергию другого вида, должно существовать количественное соотношение между этими величинами, независимое от систем и определяемое только формами превращающейся энергии. Известные опыты Джоуля и Роуланда ставились, чтобы подтвердить полное превращение механической энергии в тепло в адиабатической системе, т. е. в системе, которая не может обмениваться теплом с окружающей средой. Единицей работы является эрг, т. е. работа, совершаемая силой в 1 дин на пути в 1 см. Единица тепла, используемая в химической термодинамике, называется калорией она равна 4,1840-10 эрг. [c.234]

Во второй половине XIX столетия голландские ученые К. Гульдберг и П. Вааге и русский физико-химик Н. Н. Бекетов сформулировали закон депствущих масс. В это же время П. Дю-гем выводит уравнение для расчета термодинамических свойств растворов (уравнение Гиббса—Дюгема). М. Планк (1887 г.) разделяет процессы на обратимые и необратимые, В. Нернст (1906 г.) формулирует тепловую теорему, а М. Планк в 1912 г. — третий закон термодинамики. Значительное влияние на развитие термодинамики химических процессов оказали работы Я. Вант-Гоффа (понятие о химическом сродстве, изобаре и изотерме), Рауля Ф., А. Л. Брауна и А. Ле-Шателье. [c.14]

В конце XIX и начале XX в. основной проблемой термодинамики было вычисление константы равновесия. В настоящее время решение этой проблемы значительно облегчилось благодаря применению третьего закона термодинамики и молекулярно-статистических расчетов. Однако развитие исследований химического равновесия показало, что состав равновесных смесей при высоких давлениях не отвечает вычисленному для идеальных систем. Основной проблемой термодинамики химических реакций под давлением является теперь вычисление состава равновесных смесей, представляющее собой по существу проблему уравнения состояния и теории растворов. Конкретные решения этой задачи многообразны. Их рассмотрению в значительной мере и посвящена первая часть этой книги. [c.9]

Подчиняясь общим законам термодинамики, химического равновесия и другим, растворы электролитов имеют в то же время и свои характерные свойства, которые накладывают особый отпечаток на химические реакции, протекающие в таких растворах или с их участием. [c.178]

Предыдущие главы этой книги были посвящены главным образом ознакомлению с такими законами химии, как правила образования химической связи, законы термодинамики, принцип действия электрохимических элементов и т. п. В ходе объяснения этих законов мы описывали химические и физические свойства многих веществ. Таким путем вы познакомились со многими химическими фактами. Однако пока что вам должно быть еще не просто предсказывать химические и физические свойства веществ, основываясь на химических законах и тех отрывочных данных, которые вы узнали. Допустим, например, что в ващих руках оказался закрытый сосуд с надписью фтор . Что вы можете сказать о свойствах вещества, находящегося внутри этого сосуда Газообразное это вещество или мелкокристаллический порошок Обладает оно высокой реакционной способностью или же его можно спокойно открывать на воздухе С веществами какого типа оно скорее всего должно реагировать Вы можете ответить на многие вопросы, основываясь на законах, уже обсуждавшихся в этой книге. Например, можно вспомнить, что, согласно изложенному в гл. 7, ч. 1, фтор существует в виде молекул р2 более того, вы можете заключить, что р2 является газообразным веществом, поскольку его молекулы неполярны и между ними действуют слабые силы притяжения. Если вспомнить, что фтор наиболее электроотрицательный элемент, то следует заключить, что он представляет собой очень сильный окислитель, а следовательно, обладает очень высокой реакционной способностью. Короче говоря, вы уже можете предсказать многие свойства химических веществ. [c.281]

Химическая термодинамика применяет законы общей термодинамики для изучения химических явлений. Химтеская термодг1намика позволяет вычислить тепловой эффект реакции, а также предсказать, осуществима ди данная реакцга и до какого предела она можсп протекать. Для этого необходимы данные о термодинамических параметрах всех компонентов только в начальном и конечном состоянии системы. [c.12]

Газ, выходяш,ий из печи, вследствие незаконченности реакции, содержит еще значительное количество окиси углерода. Незаконченность процесса объясняли недостаточной продолжительностью контакта между окисью углерода и рудой устранить этот недостаток пытались, увеличивая высоту доменных печей. Однако содержание СО в отходящих газах не уменьшалось. В конце концов было обращено внимание на то, что восстановление FeaOg окисью углерода идет не до конца вследствие химической обратимости реакции. Опора на законы термодинамики химических реакций позволила бы быстрее и без больших материальных затрат указать на те факторы, от которых в действительности зависит степень восстановления РваОз (температура, давление СО и т. д.). [c.66]

Понятие о химической термодинамике. К изучению химических процессов следует подходить через ряд последовательных приближений. На первом этапе целесообразно рассмотреть лишь начальное и конечное состояния взаимодействующих тел, не учитывая путь, по которому протекает процесс, и развитие процесса во времени. В этом и заключается термодинамический подход. Химическая термодинамика использует законы общей термодинамики для исследования химических и физико-химических процессов. Она включает термохимию, учение о химическом равеновесии, и<идких и твердых растворах, фазовых переходах и процессах на границе раздела фаз. [c.202]