Formula entalpica dell'acqua calda. L'entalpia è ciò che è

entalpia(funzione termica, contenuto di calore) - potenziale termodinamico che caratterizza lo stato del sistema in equilibrio termodinamico quando selezionato come indipendente variabili di pressione, entropia e numero di particelle.

entalpiaè una proprietà termodinamica di una sostanza che indica il livello di energia immagazzinata nella sua struttura molecolare. Ciò significa che sebbene la materia possa possedere energia in base alla temperatura e alla pressione, non tutta può essere convertita in calore. Parte dell'energia interna rimane sempre nella sostanza e mantiene la sua struttura molecolare. Una parte dell'energia cinetica di una sostanza è irraggiungibile quando la sua temperatura si avvicina alla temperatura del mezzo. Come segue, l'entalpia è la quantità di energia che è disponibile per essere convertita in calore a una temperatura e una pressione specifiche. Unità di entalpia - J / kg per energia specifica.

Tutte le reazioni chimiche sono accompagnate dal calore di rilascio (esotermico) o di assorbimento (endotermico). La misura del calore di reazione è variazione di entalpia ΔН, che corrisponde allo scambio termico a pressione costante. Nel caso di reazioni esotermiche, il sistema perde calore e è un valore negativo. Nel caso di reazioni endotermiche, il sistema assorbe calore e è un valore positivo.

È conveniente utilizzare l'entalpia del sistema nei casi in cui la pressione p e la temperatura T sono scelte come variabili indipendenti che determinano lo stato del sistema.

L'entalpia è spesso definita come l'energia totale di una sostanza, perché è uguale alla somma della sua energia interna (e) in un dato stato, insieme alla sua capacità di compiere lavoro (pv). Tuttavia, in realtà, l'entalpia non mostra l'energia totale di una sostanza a una data temperatura superiore allo zero assoluto (-273 ° C). Di conseguenza, invece di definire l'entalpia come il calore totale di una sostanza, è più accurato definirla come la quantità totale di energia disponibile di una sostanza che può essere convertita in calore.

dove V è il volume del sistema.

Il differenziale di entalpia totale (a un numero costante di particelle nel sistema e altri parametri macroscopici del sistema) ha la forma:

Lo stato equilibrato del sistema nei criteri di tutta costanza S e p corrisponde a un piccolo valore di entalpia. Con l'isolamento termico dei corpi (in termini di p = const), l'entalpia viene preservata, quindi viene talvolta chiamata contenuto di calore o funzione termica. La condizione di conservazione dell'entalpia sta, cioè, alla base della teoria dell'effetto Joule - Thomson, che ha trovato fondamentale applicazione pratica nella liquefazione dei gas. Il termine " entalpia”È stato proposto da H. Kamerling-Onnes.

entalpia, anche funzione termica e contenuto di calore- potenziale termodinamico che caratterizza lo stato del sistema in equilibrio termodinamico quando si scelgono come variabili indipendenti pressione, entropia e numero di particelle.

In parole povere, l'entalpia è quell'energia che è disponibile per essere convertita in calore a una determinata temperatura e pressione.

Se si considera un sistema termomeccanico costituito da un macrocorpo (gas) e da un pistone di area S carico di peso P = pS bilanciamento della pressione del gas R all'interno della nave, quindi un tale sistema è chiamato allargato.

Entalpia o energia di un sistema espanso E uguale alla somma dell'energia interna del gas tu ed energia potenziale del pistone sotto carico E sudore = pSx = pV

Quindi, l'entalpia in questo stato è la somma dell'energia interna del corpo e del lavoro che deve essere speso affinché il corpo abbia un volume V introdurre in un ambiente pressurizzato R e che è in equilibrio con il corpo. Entalpia del sistema h- simile all'energia interna e ad altri potenziali termodinamici - ha un significato ben definito per ogni stato, cioè è una funzione dello stato. Pertanto, nel processo di cambiamento dello stato

Esempi di

Entalpia invariante in termodinamica relativistica

Quando si costruisce la termodinamica relativistica (tenendo conto della teoria della relatività speciale), di solito l'approccio più conveniente è usare la cosiddetta entalpia invariante - per un sistema situato in un determinato recipiente.

Con questo approccio, la temperatura è definita come l'invariante di Lorentz. Anche l'entropia è un invariante. Poiché le pareti interessano il sistema, la variabile indipendente più naturale è la pressione, e quindi è conveniente assumere l'entalpia come potenziale termodinamico.

Per un tale sistema, l'entalpia e la quantità di moto "ordinarie" del sistema formano un quadrivettore e la funzione invariante di questo quadrivettore viene presa per determinare l'entalpia invariante, che è la stessa in tutti i sistemi di riferimento:

L'equazione di base della termodinamica relativistica è scritta in termini di differenziale dell'entalpia invariante come segue:

Usando questa equazione, si può risolvere qualsiasi problema della termodinamica dei sistemi in movimento se la funzione è nota.

Guarda anche

Fonti di

1. Bolgarskiy A. V., Mukhachev G. A., Shchukin V. K., "Termodinamica e trasferimento di calore" Ed. 2°, riv. e aggiungi. M.: "Liceo", 1975, 495 p.
2. Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T., ed. prof. Kharina A. N. "Corso di chimica", M .: "Scuola superiore", 1975, 416 p.

Note (modifica)

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Guarda cos'è "Entalpia" in altri dizionari:

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- (dal greco entalpo I warm up) una funzione a valore singolo H dello stato di un sistema termodinamico con parametri indipendenti di entropia S e pressione p, è correlata all'energia interna U dal rapporto H = U + pV, dove V è il volume del sistema. A p costante, il cambiamento ... ... Grande dizionario enciclopedico

- (designazione H), la quantità di energia termodinamica (termica) contenuta nella sostanza. In ogni sistema, l'entalpia è uguale alla somma dell'energia interna e del prodotto di pressione e volume. Misurato in termini di variazione (di solito aumento) in quantità ... ... Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

Contenuto di calore Dizionario dei sinonimi russi. entalpia n., numero di sinonimi: 1 contenuto di calore (1) Dizionario dei sinonimi ASIS ... Dizionario dei sinonimi

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entalpia- Funzione di stato di un sistema termodinamico, pari alla somma dell'energia interna e del prodotto tra volume e pressione. Nota L'entalpia è una funzione caratteristica se l'entropia e la pressione sono parametri indipendenti. [Collezione ... ... Guida tecnica per traduttori

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entalpia- entalpia; ramo. contenuto di calore; funzione di Gibbs termica Funzione dello stato del sistema (Н), pari al valore dell'energia interna (U), sommata con il prodotto tra volume e pressione; H = U + pV... Dizionario esplicativo terminologico politecnico

entalpia- è funzione dello stato del sistema, il cui incremento è pari al calore ricevuto dal sistema nel processo isobarico. Chimica generale: libro di testo / A. V. Zholnin ... Termini chimici

Durante le reazioni chimiche, il calore viene assorbito o rilasciato nell'ambiente. Tale scambio di calore tra una reazione chimica e ambiente si chiama entalpia, o H. Tuttavia, è impossibile misurare direttamente l'entalpia, quindi è consuetudine calcolare la variazione della temperatura ambiente (indicata con ∆H). ∆H indica che nel corso di una reazione chimica viene rilasciato calore nell'ambiente (reazione esotermica) o assorbito (reazione endotermica). L'entalpia si calcola come segue: H = m x s x ∆T, dove m è la massa dei reagenti, s è la capacità termica del prodotto di reazione, ∆T è la variazione di temperatura come risultato della reazione.

Passi

Risoluzione dei problemi di entalpia

Identificare reagenti e prodotti di reazione. Qualsiasi reazione chimica ha reagenti e prodotti di reazione. Prodotto di reazione è creato come risultato dell'interazione dei reagenti. In altre parole, i reagenti sono gli ingredienti della ricetta e il prodotto di reazione è il piatto finito. Per trovare il ∆H di una reazione, è necessario conoscere i reagenti e i prodotti di reazione.

• Ad esempio, è necessario trovare l'entalpia della reazione di formazione dell'acqua da idrogeno e ossigeno: 2H 2 (idrogeno) + O 2 (ossigeno) → 2H 2 O (acqua). In questa reazione H2 e O 2- reagenti, e H2O- il prodotto della reazione.

1. Determinare il peso totale dei reagenti. Successivamente, è necessario calcolare la massa dei reagenti. Se non riesci a pesarli, calcola il peso molecolare per trovare quello effettivo. Il peso molecolare è una costante che può essere trovata nella tavola periodica o in altre tavole di molecole e composti. Moltiplica la massa di ciascun reagente per il numero di moli.

   • Nel nostro esempio, i reagenti idrogeno e ossigeno hanno pesi molecolari rispettivamente di 2 g e 32 g. Poiché utilizziamo 2 moli di idrogeno (il coefficiente nella reazione chimica prima dell'idrogeno H 2) e 1 mole di ossigeno (l'assenza di un coefficiente davanti a O 2 significa 1 mole), la massa totale dei reagenti viene calcolata come segue :
     2 × (2 g) + 1 × (32 g) = 4 g + 32 g = 36 g

2. Determinare la capacità termica del prodotto. Quindi, determinare la capacità termica del prodotto di reazione. Ogni molecola ha una capacità termica specifica, che è costante. Trova questa costante nelle tabelle di un libro di testo di chimica. Esistono diverse unità per misurare il calore specifico; nei nostri calcoli useremo J/g°C.

   • Nota che se ci sono più prodotti di reazione, dovrai calcolare la capacità termica di ciascuno e poi sommarli per ottenere l'entalpia dell'intera reazione.
   • Nel nostro esempio, il prodotto di reazione è l'acqua, che ha un calore specifico 4,2 J/g°C.

3. Trova la variazione di temperatura. Ora troveremo ∆T - la differenza di temperatura prima e dopo la reazione. Sottrarre la temperatura finale (T2) dalla temperatura iniziale (T1). Molto spesso, la scala Kelvin (K) viene utilizzata nei problemi di chimica (sebbene la scala Celsius (° C) dia lo stesso risultato).

   • Nel nostro esempio, supponiamo che la temperatura di reazione iniziale fosse 185 K, e dopo la reazione sia diventata 95 K, il che significa che ∆T è calcolato come segue:
     ∆T = T2 - T1 = 95 K - 185 K = -90 K

4. Trova l'entalpia con la formula ∆H = m X S x T. Se m è la massa dei reagenti, s è la capacità termica del prodotto di reazione e ∆T è la variazione di temperatura, è possibile calcolare l'entalpia della reazione. Inserisci i valori nella formula ∆H = m X S x ∆T e ottieni l'entalpia. Il risultato è calcolato in Joule (J).

   • Nel nostro esempio, l'entalpia viene calcolata come segue:
     ∆H = (36 g) × (4,2 JK - 1 g - 1) × (-90 K) = -13608 J

5. Determinare se l'energia viene rilasciata o assorbita durante la reazione in questione. Uno dei motivi più comuni per cui è necessario calcolare ∆H in pratica è scoprire se la reazione sarà esotermica (rilascio di calore e diminuzione dell'autoenergia) o endotermica (assorbimento di calore dall'ambiente e aumento dell'autoproduzione). energia). Se il valore ∆H è positivo, la reazione è endotermica. Se negativo, la reazione è esotermica. Maggiore è il valore assoluto di ∆H, maggiore è l'energia rilasciata o assorbita. Fai attenzione se hai intenzione di condurre un esperimento pratico: durante reazioni con un alto valore di entalpia, può verificarsi un grande rilascio di energia e, se procede rapidamente, può portare a un'esplosione.

   • Nel nostro esempio, il risultato finale è -13608 J. C'è un segno negativo davanti al valore di entalpia, il che significa che la reazione esotermico... I gas caldi (sotto forma di vapore) H 2 e O 2 devono rilasciare del calore per formare una molecola d'acqua, cioè la reazione di formazione di H 2 O è esotermica.

   Stima dell'entalpia

   1. Calcola l'energia di legame per stimare l'entalpia. Quasi tutto reazioni chimiche portare alla rottura di alcuni legami e alla formazione di altri. L'energia come risultato della reazione non nasce da nessuna parte e non collassa: è l'energia che è necessaria per rompere o formare questi legami. Pertanto, la variazione dell'entalpia dell'intera reazione può essere stimata in modo abbastanza accurato sommando le energie di questi legami.

      Usa l'entalpia di formazione per stimare l'entalpia. L'entalpia di formazione permette di calcolare ∆H calcolando le reazioni di formazione di reagenti e prodotti. Se si conosce l'entalpia di formazione dei prodotti di reazione e dei reagenti, è possibile stimare l'entalpia nel suo insieme aggiungendo, come nel caso dell'energia discusso sopra.

   2. Non dimenticare i segni davanti ai valori di entalpia. Quando si calcola l'entalpia di formazione, si capovolge la formula per determinare l'entalpia di reazione del prodotto e il segno dell'entalpia dovrebbe cambiare. In altre parole, se capovolgi la formula, il segno dell'entalpia dovrebbe cambiare al contrario.

      • Nell'esempio, si noti che la reazione di formazione per il prodotto C 2 H 5 OH è scritta al contrario. C 2 H 5 OH → 2 C + 3 H 2 + 0,5 O 2 cioè C 2 H 5 OH si decompone, non sintetizzato. Pertanto, il segno davanti all'entalpia in tale reazione è positivo, 228 kJ / mol, sebbene l'entalpia di formazione di C 2 H 5 OH sia -228 kJ / mol.

   Osservazione dell'entalpia durante l'esperimento

   1. Prendi un contenitore pulito e versaci dentro dell'acqua. Non è difficile vedere i principi dell'entalpia in azione: è sufficiente condurre un semplice esperimento. È necessario che il risultato dell'esperimento non sia influenzato da contaminanti estranei, quindi il contenitore deve essere lavato e sterilizzato. Gli scienziati usano speciali contenitori chiusi chiamati calorimetri per misurare l'entalpia, ma un bicchiere o una boccetta di vetro va bene per te. Riempi il contenitore con acqua di rubinetto pulita temperatura ambiente... Si consiglia di condurre l'esperimento in una stanza fresca.

      • Per l'esperimento, è preferibile utilizzare un piccolo contenitore. Osserveremo l'entalpia di reazione dell'acqua con Alka-Seltzer, quindi meno acqua viene utilizzata, più evidente sarà la variazione di temperatura.

L'entalpia è l'energia inerente a un particolare sistema, che è in equilibrio termodinamico con parametri costanti (pressione ed entropia).

L'entropia è una caratteristica dell'ordine di un sistema termodinamico.

ENTALPIA(dal greco entalpo - riscaldamento), la funzione a valore singolo H dello stato di un sistema termodinamico con parametri indipendenti di entropia S e pressione p è correlata all'energia interna U dal rapporto H = U + pV, dove V è il volume del sistema. A costante p, la variazione di entalpia è uguale alla quantità di calore fornita al sistema; pertanto, l'entalpia è spesso chiamata funzione del calore o contenuto di calore. In uno stato di equilibrio termodinamico (a p e S costanti), l'entalpia del sistema è minima.

L'entropia è una misura del disordine, una misura dell'omogeneità, una misura della mescolanza e una misura della simmetria.

Pochi scienziati hanno capito questo concetto .......... Di solito, come è stato detto in senso figurato, questa è una misura del caos del sistema ... Cioè, si scopre che il caos può essere ordinato. Cioè, permette di distinguere i processi reversibili da irreversibili ....... Nei processi reversibili, l'entropia è massima e costante ... ... e aumenta i processi irreversibili. Ti darò un articolo ... Al centro della termodinamica c'è la differenza tra due tipi di processi: reversibile e irreversibile. Un processo reversibile è un processo che può andare sia in avanti che nella direzione opposta, e dopo che il sistema è tornato al suo stato originale, non si verificano cambiamenti. Qualsiasi altro processo è chiamato irreversibile. Le leggi del programma di ricerca meccanicistica classica sono reversibili. Con l'emergere della termodinamica, la fisica entra nel concetto di irreversibilità dei processi, che indica i limiti di applicabilità della descrizione dinamica dei fenomeni.

Entropia (greco. A turno, trasformazione) - uno dei fondamentali. concetti della fisica classica, introdotti nella scienza da R. Clausius. Con un macroscopico t. Sp. E. esprime la capacità dell'energia di trasformarsi: più E. un sistema, meno energia in esso contenuta è capace di trasformazioni. Con l'aiuto del concetto di E. formulato uno dei fondamentali. leggi fisiche - la legge dell'aumento di E., o la seconda legge della termodinamica, che determina la direzione delle trasformazioni energetiche: in un sistema chiuso E. non può diminuire. Il raggiungimento della massima E. caratterizza l'inizio di uno stato di equilibrio, in cui non sono più possibili ulteriori trasformazioni energetiche: tutta l'energia si è trasformata in calore ed è giunto uno stato di equilibrio termico.

Breve recensione

Legge zero

prima legge

Può anche essere definito come :: la quantità di calore fornita al sistema coibentato viene spesa per eseguire lavori e modificare l'energia interna

Seconda legge

Terza legge

In breve, si postula che l'entropia sia "dipendente dalla temperatura" e porti alla formulazione dell'idea di zero assoluto.

Quarta legge (provvisoria)

Ogni sistema di non equilibrio ha tali proprietà, dette cinetiche, che determinano le caratteristiche del corso dei processi di non equilibrio nella direzione indicata dalla seconda legge della termodinamica, e da cui non dipendono le forze termodinamiche che guidano questi processi di non equilibrio.

Gli inizi della termodinamica

Principio zero della termodinamica

Il principio zero della termodinamica è così chiamato perché è stato formulato dopo che il primo e il secondo principio sono stati inclusi nel numero di concetti scientifici consolidati. Afferma che un sistema termodinamico isolato nel tempo passa spontaneamente in uno stato di equilibrio termodinamico e vi rimane per un tempo arbitrariamente lungo se condizioni esterne rimane invariato. È anche chiamato il principio comune L'equilibrio termodinamico presuppone la presenza nel sistema dell'equilibrio meccanico, termico e chimico, nonché dell'equilibrio di fase. La termodinamica classica postula solo l'esistenza di uno stato di equilibrio termodinamico, ma non dice nulla sul tempo del suo raggiungimento.

In letteratura, lo zero start include spesso anche disposizioni sulle proprietà dell'equilibrio termico. L'equilibrio termico può esistere tra sistemi separati da una partizione fissa permeabile al calore, cioè una partizione che consente ai sistemi di scambiare energia interna, ma non consente il passaggio della materia. Il postulato della transitività dell'equilibrio termico afferma che se due corpi separati da tale partizione (diatermica) sono in equilibrio termico tra loro, allora qualsiasi terzo corpo che è in equilibrio termico con uno di questi corpi sarà anche in equilibrio termico con l'altro corpo.

In altre parole, se due sistemi chiusi UN e B vengono portati in contatto termico tra loro, quindi dopo aver raggiunto l'equilibrio termodinamico dal sistema completo UN+B sistemi UN e B saranno in uno stato di equilibrio termico tra loro. Inoltre, ciascuno dei sistemi UN e B stesso è in uno stato di equilibrio termodinamico. Allora se i sistemi B e C sono in equilibrio termico, allora i sistemi UN e C sono anche in equilibrio termico tra loro.

Nella letteratura straniera e tradotta, lo stesso postulato della transitività dell'equilibrio termico è spesso chiamato principio zero e la posizione per raggiungere l'equilibrio termodinamico può essere chiamata principio "meno primo". L'importanza del postulato di transitività risiede nel fatto che permette di introdurre una certa funzione di stato del sistema con le proprietà empirico temperatura, cioè creare strumenti per misurare la temperatura. L'uguaglianza delle temperature empiriche misurate con l'aiuto di un tale dispositivo, un termometro, è una condizione per l'equilibrio termico dei sistemi (o parti dello stesso sistema).

La prima legge della termodinamica

La prima legge della termodinamica esprime la legge universale di conservazione dell'energia applicata ai problemi della termodinamica ed esclude la possibilità di creare un motore eterno del primo tipo, cioè un dispositivo in grado di svolgere un lavoro senza il corrispondente dispendio di energia.

Energia interna tu Il sistema termodinamico può essere modificato in due modi, operando su di esso o tramite scambio termico con l'ambiente. Il primo principio della termodinamica afferma che il calore ricevuto dal sistema va ad aumentare l'energia interna del sistema e a compiere lavoro da questo sistema, che può essere scritto come δQ = δA + dU... Qui dU- differenziale completo dell'energia interna del sistema, Qè la quantità elementare di calore trasferita al sistema, e A- infinitamente piccolo o elementare lavoro svolto dal sistema. Poiché lavoro e calore non sono funzioni di uno stato, ma dipendono dal modo in cui il sistema passa da uno stato all'altro, la notazione con il simbolo δ per sottolineare che Q e A sono quantità infinitesimali che non possono essere considerate differenziali di alcuna funzione.

Segni a Q e A nel rapporto di cui sopra, si esprime un accordo che il lavoro svolto dal sistema e il calore ricevuto dal sistema sono considerati positivi, come accettato nella maggior parte dei lavori moderni sulla termodinamica.

Se il sistema esegue solo lavoro meccanico a causa di una variazione del suo volume, il lavoro elementare si scrive come A = P dV, dove dV- incremento del volume. Nei processi quasi statici, questo lavoro è uguale al lavoro delle forze esterne sul sistema, preso con il segno opposto: A int = –ΔA fuori, ma per i processi non quasi statici questa relazione non è soddisfatta. Nel caso generale, il lavoro elementare si scrive come somma A = A 1 da 1 + A 2 da 2 + ... , dove UN 1 ,UN 2 , ... - funzioni dei parametri un 1 ,un 2 , ... e temperature T chiamato forze generalizzate .

Il lavoro associato a un cambiamento nella quantità di una sostanza nel sistema (lavoro chimico) può essere isolato dall'espressione generale per lavoro in un termine separato.

La seconda legge della termodinamica

La seconda legge della termodinamica pone dei limiti alla direzione dei processi che possono verificarsi nei sistemi termodinamici, ed esclude la possibilità di creare un motore eterno del secondo tipo. A questo risultato arrivò infatti Sadi Carnot nel suo saggio "Sulla forza motrice del fuoco e sulle macchine capaci di sviluppare questa forza". Tuttavia, Carnot si è basato sui concetti della teoria calorica e non ha fornito una formulazione chiara della seconda legge della termodinamica. Ciò fu fatto indipendentemente nel 1850-1851 da Clausiusom e Kelvin. Esistono diverse formulazioni, ma allo stesso tempo equivalenti, di questa legge.

Il postulato di Kelvin: "Un processo circolare è impossibile, il cui unico risultato sarebbe la produzione di lavoro raffreddando il serbatoio di calore". Questo processo circolare è chiamato processo Thomson-Planck e si postula che tale processo sia impossibile.

Postulato di Clausius: "Il calore non può passare spontaneamente da un corpo meno riscaldato a un corpo più riscaldato". Il processo in cui non si verificano altri cambiamenti tranne il trasferimento di calore da un corpo freddo a uno caldo è chiamato processo di Clausius. Il postulato afferma che tale processo è impossibile. Il calore può passare spontaneamente in una sola direzione, da un corpo più riscaldato a uno meno riscaldato, e questo processo è irreversibile.

Prendendo come postulato l'impossibilità del processo di Thomson-Planck, si può dimostrare che il processo di Clausius è impossibile, e viceversa, dall'impossibilità del processo di Clausius, ne consegue che anche il processo di Thomson-Planck è impossibile.

Una conseguenza della seconda legge della termodinamica, postulata nelle formulazioni precedenti, permette di introdurre per i sistemi termodinamici una funzione in più dello stato termodinamico S, chiamata entropia, tale che il suo differenziale totale per processi quasi statici si scriva come dS = δQ / T... Insieme alla temperatura e all'energia interna introdotte nei principi zero e primo, l'entropia è un insieme completo di quantità necessarie per la descrizione matematica dei processi termodinamici. Solo due delle tre grandezze citate che la termodinamica aggiunge alla lista delle variabili usate in fisica sono indipendenti.

Il terzo principio della termodinamica

La terza legge della termodinamica, o teorema di Nernst, afferma che l'entropia di qualsiasi sistema di equilibrio, quando la temperatura si avvicina allo zero assoluto, cessa di dipendere da qualsiasi parametro di stato e tende a un certo limite. In effetti, il contenuto del teorema di Nernst include due disposizioni. La prima postula l'esistenza di un limite di entropia in quanto tende allo zero assoluto. Il valore numerico di questo limite è solitamente assunto pari a zero, pertanto in letteratura si dice talvolta che l'entropia del sistema tende a zero quando la temperatura tende a 0 K. l'altro avviene senza variazione di entropia.

I valori zero di temperatura ed entropia allo zero assoluto sono accettati come convenzioni convenienti per eliminare l'ambiguità nella costruzione di una scala per quantità termodinamiche. Il valore di temperatura zero serve come punto di riferimento per la costruzione di una scala di temperatura termodinamica. L'entropia che svanisce alla temperatura dello zero assoluto si chiama entropia assoluta... Nei libri di riferimento delle quantità termodinamiche, i valori dell'entropia assoluta sono spesso dati a una temperatura di 298,15 K, che corrisponde a un aumento di entropia quando una sostanza viene riscaldata da 0 K a 298,15 K.

L'entalpia, anche funzione del calore e contenuto di calore, è un potenziale termodinamico che caratterizza lo stato di un sistema in equilibrio termodinamico quando la pressione, l'entropia e il numero di particelle sono selezionati come variabili indipendenti.

In parole povere, l'entalpia è quell'energia che è disponibile per essere convertita in calore a una determinata temperatura e pressione.

La definizione di questa quantità è l'identità: H = U + PV

La dimensione dell'entalpia è J/mol.

In chimica, il più comunemente considerato processi isobarici (P= const), e l'effetto termico in questo caso si chiama variazione dell'entalpia del sistema o entalpia del processo :

In un sistema termodinamico, si concordava che il calore rilasciato da un processo chimico fosse considerato negativo (processo esotermico, Δ h < 0), а поглощение системой теплоты соответствует эндотермическому процессу, Δh > 0.

entropia

ma per spontaneo

La dipendenza della variazione di entropia dalla temperatura è espressa dalla legge di Kirchhoff:

Per un sistema isolato, la variazione di entropia è un criterio per la possibilità di un processo spontaneo. Se, allora il processo è possibile; se, allora nella direzione in avanti il ​​processo è impossibile; se, allora il sistema è in equilibrio.

Potenziali termodinamici. Energia libera di Gibbs e Helmholtz.

Per caratterizzare i processi che avvengono nei sistemi chiusi, introduciamo nuove funzioni termodinamiche di stato: potenziale isobarico-isotermico (energia libera di Gibbs G) e potenziale isocorico-isotermico (energia libera F di Helmholtz).

Per un sistema chiuso in cui si svolge un processo di equilibrio a temperatura e volume costanti, esprimiamo il lavoro di questo processo. Che indichiamo con A max (poiché il lavoro del processo svolto in equilibrio è massimo):

A max = T∆S-∆U

Introduciamo la funzione F = U-TS-potenziale isocora-isoterma, che determina la direzione e il limite dell'andamento spontaneo del processo in un sistema chiuso in condizioni isocoriche-isoterme e otteniamo:

La variazione dell'energia di Helmholtz è determinata solo dallo stato iniziale e finale del sistema e non dipende dalla natura del processo, poiché è determinata da due funzioni di stato: U e S. Ricordiamo che la quantità di lavoro ricevuta o speso può dipendere dal modo in cui il processo viene eseguito quando il sistema passa dallo stato iniziale a quello finale, ma non modificando la funzione.

Un sistema chiuso in condizioni isobarico-isoterme è caratterizzato dal potenziale isobarico-isotermico G:

L'energia differenziale di Gibbs per un sistema con un numero costante di particelle, espressa in termini di autovariabili - in termini di pressione p e temperatura T:

Per un sistema con un numero variabile di particelle, questo differenziale si scrive come segue:

Ecco il potenziale chimico, che può essere definito come l'energia che deve essere spesa per aggiungere un'altra particella al sistema.

L'analisi dell'equazione ∆G = ∆H-T∆S permette di stabilire quale dei fattori che compongono l'energia di Gibbs è responsabile della direzione della reazione chimica, l'entalpia (∆H) o l'entropia (∆S · T).

Se H< 0 и ΔS >0, quindi sempre ΔG< 0 и реакция возможна при любой температуре.

Se ΔH> 0 e S< 0, то всегда ΔG >0, e una reazione con assorbimento di calore e diminuzione dell'entropia è impossibile in qualsiasi condizione.

In altri casi (ΔH< 0, ΔS < 0 и ΔH >0, ΔS> 0), il segno di ΔG dipende dal rapporto tra ΔH e TΔS. Una reazione è possibile se è accompagnata da una diminuzione del potenziale isobarico; a temperatura ambiente, quando il valore di T è piccolo, anche il valore di TΔS è piccolo e solitamente la variazione di entalpia è maggiore di TΔS. Pertanto, la maggior parte delle reazioni a temperatura ambiente sono esotermiche. Maggiore è la temperatura, maggiore è il TΔS e anche le reazioni endotermiche diventano realizzabili.

L'energia di Gibbs standard di formazione ΔG ° è intesa come la variazione dell'energia di Gibbs nella reazione di formazione di 1 mole di una sostanza allo stato standard. Questa definizione presuppone che l'energia standard di Gibbs di formazione di una sostanza semplice stabile in condizioni standard sia zero.

La variazione dell'energia di Gibbs non dipende dal percorso del processo, pertanto, è possibile ottenere diversi valori incogniti delle energie di Gibbs di formazione dalle equazioni in cui, da un lato, le somme delle energie dei prodotti di reazione sono scritte, e dall'altra, le somme delle energie delle sostanze iniziali.

Quando si utilizzano i valori dell'energia di Gibbs standard, il criterio per la possibilità fondamentale del processo in condizioni non standard è la condizione ΔG °< 0, а критерием принципиальной невозможности - условие ΔG° >0. Allo stesso tempo, se l'energia di Gibbs standard è zero, ciò non significa che in condizioni reali (diverse da quelle standard) il sistema sarà in equilibrio.

Condizioni per il flusso spontaneo di processi in sistemi chiusi: