5. Процессы. Второй закон термодинамики

Физическая химия. Конспект лекций / Химическая термодинамика / 5. Процессы. Второй закон термодинамики
Страница 4

уравнение Клаузиуса-Клапейрона, дифференциальная форма уравнения.

Уравнение устанавливает взаимосвязь между теплотой фазового перехода, давлением, температурой и изменением молярного объема. эмпирическая форма уравнения Клаузиуса-Клапейрона.

эмпирическая форма уравнения Клаузиуса-Клапейрона. Рис. 7

Рис. 7 Рис. 8

Рис. 8

Уравнение Клаузиуса-Клапейрона изучает фазовые переходы. Фазовые переходы могут быть I рода и II рода.

I рода – характеризуются равенством изобарных потенциалов и скачкообразными изменениями S и V.

II рода – характеризуются равенством изобарных потенциалов, равенством энтропий и равенством молярных объемов.

I рода – ΔG = 0, ΔS ≠ 0, ΔV ≠ 0.

II рода – ΔG = 0, ΔS = 0, ΔV = 0.

Алгебраическая сумма приведенных теплот для любого обратимого кругового процесса равна нулю.

Эта подынтегральная величина – дифференциал однозначной функции состояния. Эта новая функция была введена Клаузиусом

в 1865 г. и названа энтропией – S (от греч. «превращение»).

Любая система в различном состоянии имеет вполне определенное и единственное значение энтропии, точно так же, как определенное и единственное значение Р, V, T и других свойств.

Итак, энтропия выражается уравнением: где S – это функция состояний, изменение которой dSв

где S – это функция состояний, изменение которой dSв обратимом изотермическом процессе перехода теплоты в количество Q равно приведенной теплоте процесса.

При независимых переменных U (внутренняя энергия) может обозначаться U ВН и V (объем), или Р (давление) и Н (энтальпия). Энтропия является характеристической функцией. Характеристические функции – функции состояния системы, каждая из которых при использовании ее производных дает возможность выразить в явной форме другие термодинамические свойства системы. Напомним, в химической термодинамике их пять:

1) изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса) при независимых переменных Т, Р и числе молей каждого из компонентов и.;

2) изохорно-изотермический потенциал (энергия Гельмгольца) при независимых переменных Т, V, ni ;

3) внутренняя энергия при независимых переменных: S, V, ni ;

4) энтальпия при независимых переменных: S, Р, пi ;

5) энтропия при независимых переменных Н, Р, ni ..

В изолированных системах (U и V= const) при необратимых процессах энтропия системы возрастает, dS > 0; при обратимых – не изменяется, dS = 0.

Связь энтропии с другими термодинамическими параметрами

Для того, чтобы решить конкретную задачу, связанную с применением энтропии, надо установить зависимость между ней и другими термодинамическими параметрами. Уравнение dS = δQ/T в сочетании с δQ = dU + PdV и δQ = dH – VdP дает уравнения:

dU = TdS – PdV,

dH = TdS + VdP.

Записав уравнение: применительно к функциональной зависимости φ(Т, V,

применительно к функциональной зависимости φ(Т, V, S) = 0, получим т. е.

т. е. Теперь найдем зависимость энтропии от температуры из

Теперь найдем зависимость энтропии от температуры из уравнений: и

и Вот эти зависимости:

Вот эти зависимости: и

и Эти два уравнения являются практически наиболее важными

Страницы: 1 2 3 4 5

Смотрите также

Цинк
          Элемент цинк (Zn) в таблице Менделеева имеет порядковый номер 30. Он находится в четвертом периоде второй группы. Атомный вес - 65,37. Распределение электронов по слоям 2-8-18-2. ...

Определение степени минерализации воды в реках г. Уссурийска
...

Химия радиоматериалов
...