Сборник основных формул по химии для ВУЗов, Сорокина Е. В.

Сборник основных формул по химии для ВУЗов

на обложку

Сорокина Е. В.

Шрифт:

Работа W – форма передачи энергии путем упорядоченного движения частиц (макроскопических масс) под действием каких-либо сил. W > 0, если окружающая среда совершает работу над системой. [W] = Дж.

Вся работа делится на механическую работу расширения (или сжатия) и прочие виды работы (полезная работа): W = —pdV + W'.

Стандартное состояние твердых и жидких веществ – устойчивое состояние чистого вещества при данной температуре под давлением р = 1атм.

Стандартное

состоянии чистого газа – состояние газа, подчиняющееся уравнению состояния идеального газа при давлении 1 атм.

Стандартные величины – величины, определенные для веществ, находящихся в стандартном состоянии (обозначаются надстрочным индексом 0).

1.1. Первое начало термодинамики

Энергия неуничтожаема и несотворяема; она может только переходить из одной формы в другую в эквивалентных соотношениях.

Первое начало термодинамики представляет собой постулат – оно не может быть доказано логическим путем или выведено из каких-либо более общих положений.

Первое начало термодинамики устанавливает соотношение между теплотой Q, работой W и изменением внутренней энергии системы U.

Изолированная система

Внутренняя энергия изолированной системы остается постоянной.

U = const или dU = 0

Закрытая система

Изменение внутренней энергии закрытой системы совершается за счет теплоты, сообщенной системе, и/или работы, совершенной над системой.

U =Q +W или dU = Q + W

Открытая система

Изменение внутренней энергии открытой системы совершается за счет теплоты, сообщенной системе, и/или работы, совершенной над системой, а также за счет изменения массы системы.

U =Q +W + Um или dU = Q + W + iUidni

Внутренняя энергия является функцией состояния; это означает, что изменение внутренней энергии U не зависит от пути перехода системы из состояния 1 в состояние 2 и равно разности величин внутренней энергии U2 и U1 в этих состояниях:

U =U2 – U1

Для некоторого процесса:

U = (viUi)npoд – (viUi)исх

1.2. Применение первого начала термодинамики к гомогенным однокомпонентным закрытым системам

Изохорный процесс (V = const; V = 0)

простейшем случае – полезная работа не совершается.

dU = Q + W = Q – pdV

dU = Qv = CVdT = nCVdT

Все количество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии.

– теплоемкость при постоянном объеме, т. е. количество теплоты, необходимое для повышения температуры системы на один градус при постоянном объеме. [СV] = Дж/град.

^CV – мольная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(моль x град). Для идеальных газов:

^CV = 2/3R – одноатомный газ;

^CV = 5/2R – двухатомный газ.

Изобарный процесс (Р = const)

dU = Q + W = Q – pdV

Qp = dU + pdV = d(U + pV) = dH

H = U + pV – энтальпия – функция состояния системы.

Н = (iUi)прод – (iUi)исх

Qp = dU + pdV =dH = CpdT – тепловой эффект изобарного процесса равен изменению энтальпии системы.