Ang presyon ng atmospera ay karaniwang gumaganap bilang isang palaging presyon. Ang enthalpy, tulad ng panloob na enerhiya, ay isang function ng estado. Ang panloob na enerhiya ay ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng buong system. Ito ang batayan para sa enthalpy equation. Ang enthalpy ay ang kabuuan ng volume ng system at katumbas ng: H=U+pV, kung saan ang p ay ang pressure sa system, ang V ay ang volume ng system. Ang nasa itaas ay ginagamit upang kalkulahin ang enthalpy kapag lahat ng tatlo binibigay ang mga dami: presyon, dami at panloob na enerhiya. Gayunpaman, ang enthalpy ay hindi palaging kinakalkula sa ganitong paraan. Bilang karagdagan dito, may ilang higit pang mga paraan upang makalkula ang enthalpy.

Alam ang libreng enerhiya at entropy, maaari nating kalkulahin enthalpy. Ang libreng enerhiya, o enerhiya ng Gibbs, ay bahagi ng enthalpy ng system, para sa pagbabagong-anyo sa trabaho, at katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng enthalpy at temperatura, na pinarami ng entropy: ΔG \u003d ΔH-TΔS (ΔH, ΔG, ΔS - increments) disorder ng mga particle ng system. Tumataas ito sa pagtaas ng temperatura T at presyon. Sa ΔG<0 процесс идет самопроизвольно, при ΔG>0 - hindi gumagana.

Bilang karagdagan, ang enthalpy ay kinakalkula din mula sa equation ng kemikal. Kung ang isang equation ng isang kemikal na reaksyon ng anyong A+B=C ay ibinigay, kung gayon enthalpy maaaring matukoy ng formula: dH \u003d dU + ΔnRT, kung saan ang Δn \u003d nk-nн (nk at nн ay ang bilang ng mga moles ng mga produkto ng reaksyon at mga panimulang materyales) Sa isang prosesong isobaric, ang entropy ay katumbas ng pagbabago sa init sa system: dq \u003d dH. Sa pare-parehong presyon, ang enthalpy ay katumbas ng: H=∫СpdTIKung balanse ang enthalpy at entropy sa isa't isa, ang pagtaas ng enthalpy ay katumbas ng produkto ng temperatura at pagtaas ng entropy: ΔH=TΔS

Mga pinagmumulan:

• kung paano kalkulahin ang pagbabago ng entropy sa isang reaksyon

Upang halaga init, na natanggap o binigay ng isang sangkap, kinakailangan upang mahanap ang masa nito, pati na rin ang pagbabago sa temperatura. Gamit ang talahanayan ng mga tiyak na kapasidad ng init, hanapin ang halagang ito para sa isang partikular na materyal, at pagkatapos ay kalkulahin ang dami ng init gamit ang formula. Posible upang matukoy ang dami ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina sa pamamagitan ng pag-alam sa masa at tiyak na init ng pagkasunog nito. Ang parehong sitwasyon sa pagtunaw at pagsingaw.

Kakailanganin mong

• Upang matukoy ang dami ng init, kumuha ng calorimeter, thermometer, mga kaliskis, mga talahanayan ng mga thermal na katangian ng mga sangkap.

Pagtuturo

Pagkalkula ng halaga na ibinigay o natanggap ng katawan. Sukatin ang timbang ng katawan sa mga timbangan sa kilo, pagkatapos ay sukatin ang temperatura at painitin ito, nililimitahan ang pakikipag-ugnay sa panlabas na kapaligiran hangga't maaari, muling pagsukat ng temperatura. Upang gawin ito, gumamit ng isang thermally insulated na sisidlan (calorimeter). Sa pagsasagawa, ito ay maaaring gawin tulad nito: kumuha ng anumang katawan sa temperatura ng silid, ito ang magiging paunang halaga nito. Pagkatapos ay ibuhos ang mainit na tubig sa calorimeter at isawsaw ang katawan dito. Pagkaraan ng ilang sandali (hindi kaagad, dapat magpainit ang katawan), sukatin ang temperatura ng tubig, ito ay magiging katumbas ng temperatura ng katawan. Sa talahanayan ng tiyak na init, hanapin ang halagang ito para sa materyal kung saan ginawa ang katawan na pinag-aaralan. Pagkatapos ang halaga ng init na ito ay magiging produkto ng tiyak na kapasidad ng init sa pamamagitan ng masa ng katawan at temperatura nito (Q \u003d c m (t2-t1)). Ang resulta ay nasa joules. Ang temperatura ay maaaring nasa degrees Celsius. Kung ang dami ng init ay naging positibo, ang katawan ay umiinit, kung ito ay lumalamig.

Pagkalkula ng dami ng init sa panahon ng pagkasunog ng gasolina. Sukatin ang masa ng gasolina na nasusunog. Kung likido, sukatin ang volume nito at i-multiply sa density na kinuha sa isang espesyal na talahanayan. Pagkatapos, sa reference table, hanapin ang tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina na ito at i-multiply sa masa nito. Ang resulta ay ang dami ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina.

Pagkalkula ng dami ng init sa panahon ng pagtunaw at pagsingaw. Sukatin ang masa ng natutunaw na katawan, at ang tiyak na init ng pagkatunaw para sa isang partikular na sangkap mula sa isang espesyal na talahanayan. I-multiply ang mga halagang ito at makuha ang halaga na hinihigop ng katawan sa panahon ng pagkatunaw. Ang parehong dami ng init ay inilabas ng katawan sa panahon ng pagkikristal.
Upang sukatin ang dami ng init na hinihigop ng isang likido, hanapin ang masa nito, pati na rin ang tiyak na init ng singaw. Ang produkto ng mga dami na ito ay magbibigay ng dami ng init na hinihigop ng isang naibigay na likido sa panahon ng pagsingaw. Sa panahon ng paghalay, eksaktong kaparehong dami ng init na inilalabas na nasipsip sa panahon ng pagsingaw.

Mga kaugnay na video

Thermal Epekto ng isang thermodynamic system ay lumilitaw bilang isang resulta ng paglitaw ng isang kemikal na reaksyon sa loob nito, ngunit hindi ito isa sa mga katangian nito. Ang halagang ito ay maaari lamang matukoy sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon.

Pagtuturo

Ang konsepto ng thermal a ay malapit na nauugnay sa konsepto ng enthalpy ng isang thermodynamic system. Ito ay thermal energy na maaaring ma-convert sa init kapag naabot ang isang tiyak na temperatura at presyon. Ang halagang ito ay nagpapakilala sa equilibrium na estado ng system.

Kapag nagtatrabaho sa anumang mga kalkulasyon, kalkulasyon at pagtataya ng iba't ibang mga phenomena na may kaugnayan sa heat engineering, lahat ay nahaharap sa konsepto ng enthalpy. Ngunit para sa mga taong ang specialty ay hindi nauukol sa thermal power engineering o mababaw lamang ang nakakaharap ng mga ganoong termino, ang salitang "enthalpy" ay magbibigay inspirasyon sa takot at kilabot. Kaya, tingnan natin kung ang lahat ay talagang nakakatakot at hindi maintindihan?

Kung susubukan nating sabihin ito nang simple, ang terminong enthalpy ay tumutukoy sa enerhiya na magagamit para sa conversion sa init sa isang tiyak na pare-pareho ang presyon. Ang terminong enthalpy sa Griyego ay nangangahulugang "I init". Iyon ay, ang formula na naglalaman ng elementarya na kabuuan ng panloob na enerhiya at ang gawaing ginawa ay tinatawag na enthalpy. Ang halagang ito ay tinutukoy ng letrang i.

Kung isusulat natin ang nasa itaas sa mga pisikal na dami, ibahin ang anyo at makuha ang formula, pagkatapos ay makukuha natin ang i = u + pv (kung saan ang u ay ang panloob na enerhiya; p, u ang presyon at tiyak na dami ng gumaganang likido sa parehong estado kung saan ang halaga ng panloob na enerhiya ay kinuha). Ang enthalpy ay isang additive function, iyon ay, ang enthalpy ng buong sistema ay katumbas ng kabuuan ng lahat ng mga bahagi nito.

Ang terminong "enthalpy" ay kumplikado at multifaceted.

Ngunit kung susubukan mong maunawaan ito, kung gayon ang lahat ay magiging simple at malinaw.

• Una, upang maunawaan kung ano ang enthalpy, sulit na malaman ang pangkalahatang kahulugan, na ginawa namin.
• Pangalawa, ito ay nagkakahalaga ng paghahanap ng mekanismo para sa hitsura ng pisikal na yunit na ito, upang maunawaan kung saan ito nanggaling.
• Pangatlo, kailangan mong humanap ng koneksyon sa iba pang mga pisikal na unit na hindi mapaghihiwalay na magkakaugnay sa kanila.
• At sa wakas, pang-apat, kailangan mong tingnan ang mga halimbawa at ang formula.

Well, well, ang mekanismo ng trabaho ay malinaw. Kailangan mo lamang na basahin at unawain nang mabuti. Napag-usapan na natin ang terminong "Enthalpy", naibigay na rin natin ang formula nito. Ngunit ang isa pang tanong ay agad na lumitaw: saan nagmula ang pormula na ito at bakit nauugnay ang entropy, halimbawa, sa panloob na enerhiya at presyon?

Kakanyahan at kahulugan

Upang subukang malaman ang pisikal na kahulugan ng konsepto ng "enthalpy" kailangan mong malaman ang unang batas ng thermodynamics:

ang enerhiya ay hindi nawawala sa kung saan at hindi nagmumula sa wala, ngunit dumadaan lamang mula sa isang anyo patungo sa isa pa sa pantay na dami. Ang ganitong halimbawa ay ang paglipat ng init (thermal energy) sa mekanikal na enerhiya, at kabaliktaran.

Kailangan nating baguhin ang equation ng unang batas ng thermodynamics sa anyo na dq = du + pdv = du + pdv + vdp - vdp = d(u + pv) - vdp. Mula dito makikita natin ang expression (u + pv). Ang expression na ito ay tinatawag na enthalpy (ang buong formula ay ibinigay sa itaas).

Ang enthalpy ay isa ring dami ng estado, dahil ang mga sangkap na u (boltahe) at p (presyon), v (tiyak na dami) ay may ilang mga halaga para sa bawat dami. Alam ito, ang unang batas ng thermodynamics ay maaaring muling isulat sa anyo: dq = di - vdp.

Sa teknikal na thermodynamics, ginagamit ang mga halaga ng enthalpy, na kinakalkula mula sa karaniwang tinatanggap na zero. Napakahirap matukoy ang lahat ng mga ganap na halaga ng mga dami na ito, dahil para dito kinakailangan na isaalang-alang ang lahat ng mga sangkap ng panloob na enerhiya ng isang sangkap kapag ang estado nito ay nagbabago mula O hanggang K.

Ang pormula at halaga ng enthalpy ay ibinigay noong 1909 ng scientist na si G. Kamerling-Onnes.

Sa expression na i - tiyak na enthalpy, para sa buong masa ng katawan, ang kabuuang enthalpy ay tinutukoy ng titik I, ayon sa sistema ng mga yunit ng mundo, ang enthalpy ay sinusukat sa Joules bawat kilo at kinakalkula bilang:

Mga pag-andar

Ang Enthalpy ("E") ay isa sa mga pantulong na pag-andar, salamat sa kung saan ang pagkalkula ng thermodynamic ay maaaring lubos na pinasimple. Halimbawa, ang isang malaking bilang ng mga proseso ng supply ng init sa thermal power engineering (sa mga steam boiler o ang combustion chamber ng mga gas turbines at jet engine, pati na rin sa mga heat exchanger) ay isinasagawa sa pare-pareho ang presyon. Para sa kadahilanang ito, ang mga halaga ng enthalpy ay karaniwang ibinibigay sa mga talahanayan ng mga katangian ng thermodynamic.

Ang kondisyon ng konserbasyon ng enthalpy ay sumasailalim, sa partikular, ang teorya ng Joule-Thomson. O isang epekto na nakahanap ng mahalagang praktikal na aplikasyon sa liquefaction ng mga gas. Kaya, ang enthalpy ay ang kabuuang enerhiya ng pinalawak na sistema, na siyang kabuuan ng panloob na enerhiya at panlabas - ang potensyal na enerhiya ng presyon. Tulad ng anumang parameter ng estado, ang enthalpy ay maaaring tukuyin ng anumang pares ng mga independiyenteng parameter ng estado.

Gayundin, batay sa mga formula sa itaas, masasabi nating: "E" ng isang kemikal na reaksyon ay katumbas ng kabuuan ng mga enthalpi ng pagkasunog ng mga panimulang sangkap na binawasan ang kabuuan ng mga enthalpi ng pagkasunog ng mga produkto ng reaksyon.
Sa pangkalahatang kaso, ang pagbabago sa enerhiya ng isang thermodynamic system ay hindi isang kinakailangang kondisyon para sa pagbabago sa entropy ng sistemang ito.

Kaya, dito nasuri namin ang konsepto ng "enthalpy". Ito ay nagkakahalaga ng pagpuna na ang "E" ay inextricably na nauugnay sa entropy, na maaari mo ring basahin ang tungkol sa ibang pagkakataon.

Ang enthalpy ay ang enerhiya na likas sa isang partikular na sistema na nasa thermodynamic equilibrium na may pare-parehong mga parameter (presyon at entropy).

Ang entropy ay isang katangian ng kaayusan ng isang thermodynamic system.

ENTHALPY(mula sa Greek enthalpo - I heat), isang single-valued function H ng estado ng isang thermodynamic system na may independiyenteng mga parameter ng entropy S at pressure p, ay nauugnay sa panloob na enerhiya U sa pamamagitan ng kaugnayan H = U + pV, kung saan ang V ay ang dami ng system. Sa pare-parehong p, ang pagbabago sa enthalpy ay katumbas ng dami ng init na ibinibigay sa system, kaya ang enthalpy ay madalas na tinatawag na function ng init o nilalaman ng init. Sa estado ng thermodynamic equilibrium (sa pare-parehong p at S), ang enthalpy ng system ay minimal.

Ang entropy ay isang sukatan ng kaguluhan, isang sukatan ng homogeneity, isang sukatan ng pagkalito, at isang sukat ng simetrya.

Ilang scientist ang nakaintindi sa konseptong ito..........Kadalasan, gaya ng sinabing matalinghaga, ito ay sukatan ng gulo ng sistema.....Ibig sabihin, ang kaguluhan ay maaaring iutos. Iyon ay, pinapayagan ka nitong makilala ang mga nababaligtad na proseso mula sa mga hindi maibabalik ....... Para sa mga nababagong proseso, ang entropy ay maximum at pare-pareho ...... at para sa mga hindi maibabalik ito ay tumataas. Bibigyan kita ng isang artikulo ...... Ang Thermodynamics ay batay sa pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri ng mga proseso - mababaligtad at hindi maibabalik. Ang nababaligtad na proseso ay isang proseso na maaaring pumunta pareho sa pasulong at sa kabaligtaran na direksyon, at kapag bumalik ang system sa orihinal nitong estado, walang pagbabagong magaganap. Anumang ibang proseso ay tinatawag na irreversible. Ang mga batas ng klasikal na mekanistikong programa ng pananaliksik ay nababaligtad. Sa pagdating ng thermodynamics, ang paniwala ng irreversibility ng mga proseso ay pumapasok sa physics, na nagpapahiwatig ng mga limitasyon ng applicability ng dynamic na paglalarawan ng phenomena.

Entropy (Griyego sa at turn, pagbabagong-anyo) ay isa sa mga pangunahing. mga konsepto ng klasikal na pisika, na ipinakilala sa agham ni R. Clausius. May macroscopic t. sp. Ang E. ay nagpapahayag ng kakayahan ng enerhiya na mag-transform: mas maraming E. ng system, mas mababa ang enerhiya na nakapaloob dito ay may kakayahang mga pagbabago. Sa tulong ng konsepto ng E., nabuo ang isa sa mga batayan. mga pisikal na batas - ang batas ng pagtaas ng E., o ang pangalawang batas ng thermodynamics, na tumutukoy sa direksyon ng mga pagbabagong-anyo ng enerhiya: sa isang saradong sistema, ang E. ay hindi maaaring bumaba. Ang pagkamit ng pinakamataas na E. ay nagpapakilala sa simula ng isang estado ng balanse, kung saan ang mga karagdagang pagbabagong-anyo ng enerhiya ay hindi na posible - lahat ng enerhiya ay naging init at isang estado ng thermal equilibrium ay dumating.

Maikling pagsusuri

Zero batas

Unang batas

Maaari din itong tukuyin bilang: ang dami ng init na ibinibigay sa isang nakahiwalay na sistema ay ginugugol sa paggawa at pagbabago ng panloob na enerhiya

Pangalawang Batas

ikatlong batas

Sa madaling salita, ang entropy ay na-postulated na "nakadepende sa temperatura" at humahantong sa pagbabalangkas ng ideya ng absolute zero.

Ikaapat na Batas (pansamantala)

Anumang non-equilibrium system ay may ganitong mga katangian, na tinatawag na kinetic, na tumutukoy sa mga tampok ng daloy ng mga prosesong hindi balanse sa direksyon na ipinahiwatig ng pangalawang batas ng thermodynamics, at kung saan ang mga thermodynamic na pwersa na nagtutulak sa mga di-equilibrium na proseso ay hindi nakasalalay. .

Mga prinsipyo ng thermodynamics

Zero simula ng thermodynamics

Ang zero na batas ng thermodynamics ay pinangalanan dahil ito ay nabuo pagkatapos ng una at pangalawang batas ay kabilang sa mga itinatag na konseptong siyentipiko. Ito ay nagsasaad na ang isang nakahiwalay na thermodynamic system ay kusang pumapasok sa isang estado ng thermodynamic equilibrium sa paglipas ng panahon at nananatili dito sa loob ng mahabang panahon kung ang mga panlabas na kondisyon ay nananatiling hindi nagbabago. Tinatawag din itong karaniwang simula.Ang thermodynamic equilibrium ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mechanical, thermal at chemical equilibrium sa system, gayundin ang phase equilibrium. Ang klasikal na thermodynamics ay nagpopostulate lamang ng pagkakaroon ng isang estado ng thermodynamic equilibrium, ngunit walang sinasabi tungkol sa oras na kinakailangan upang maabot ito.

Sa panitikan, ang zeroth simula ay madalas ding kasama ang mga pahayag tungkol sa mga katangian ng thermal equilibrium. Ang thermal equilibrium ay maaaring umiral sa pagitan ng mga system na pinaghihiwalay ng isang hindi natitinag na heat-permeable na partition, iyon ay, isang partition na nagpapahintulot sa mga system na makipagpalitan ng panloob na enerhiya, ngunit hindi pinapayagan ang matter. Ang postulate ng transitivity ng thermal equilibrium ay nagsasaad na kung ang dalawang katawan na pinaghihiwalay ng naturang partition (diathermic) ay nasa thermal equilibrium sa isa't isa, kung gayon ang anumang ikatlong katawan na nasa thermal equilibrium kasama ang isa sa mga katawan na ito ay nasa thermal equilibrium din kasama ang ibang katawan.

Sa madaling salita, kung dalawang saradong sistema A at B dinala sa thermal contact sa isa't isa, pagkatapos ay pagkatapos maabot ang thermodynamic equilibrium ng kumpletong sistema A+B mga sistema A at B ay nasa thermal equilibrium sa isa't isa. Gayunpaman, ang bawat isa sa mga sistema A at B mismo ay nasa thermodynamic equilibrium din. Pagkatapos kung ang mga sistema B at C ay nasa thermal equilibrium, pagkatapos ay ang mga system A at C ay nasa thermal equilibrium din sa isa't isa.

Sa dayuhan at isinalin na panitikan, ang postulate mismo tungkol sa transitivity ng thermal equilibrium ay madalas na tinatawag na zero start, at ang posisyon sa pag-abot sa thermodynamic equilibrium ay maaaring tawaging "minus first" start. Ang kahalagahan ng postulate ng transitivity ay nakasalalay sa katotohanan na ito ay nagpapahintulot sa amin na ipakilala ang ilang mga function ng estado ng system, na may mga katangian. empirical temperatura, iyon ay, upang lumikha ng mga aparato para sa pagsukat ng temperatura. Ang pagkakapantay-pantay ng mga empirical na temperatura na sinusukat gamit ang naturang instrumento, isang thermometer, ay isang kondisyon para sa thermal equilibrium ng mga system (o mga bahagi ng parehong sistema).

Unang batas ng thermodynamics

Ang unang batas ng thermodynamics ay nagpapahayag ng unibersal na batas ng konserbasyon ng enerhiya na may kaugnayan sa mga problema ng thermodynamics at hindi kasama ang posibilidad na lumikha ng isang walang hanggang motion machine ng unang uri, iyon ay, isang aparato na may kakayahang gumawa ng trabaho nang walang kaukulang paggasta ng enerhiya. .

panloob na enerhiya U Ang isang thermodynamic system ay maaaring baguhin sa dalawang paraan, sa pamamagitan ng paggawa dito o sa pamamagitan ng pakikipagpalitan ng init sa kapaligiran. Ang unang batas ng thermodynamics ay nagsasaad na ang init na natanggap ng system ay napupunta upang mapataas ang panloob na enerhiya ng system at upang maisagawa ang trabaho ng sistemang ito, na maaaring isulat bilang δQ = δA + dU. Dito dU ay ang kabuuang pagkakaiba ng panloob na enerhiya ng system, δQ ay ang elementarya na dami ng init na inilipat sa system, at δA- walang katapusang maliit o elementarya gawaing ginawa ng sistema. Dahil ang trabaho at init ay hindi mga function ng estado, ngunit depende sa paraan ng paglipat ng system mula sa isang estado patungo sa isa pa, ang notasyon na may simbolo ay ginagamit δ upang bigyang-diin iyon δQ at δA ay mga infinitesimal na dami na hindi maituturing na differentials ng anumang function.

Mga palatandaan sa δQ at δA sa kaugnayan sa itaas, nagpapahayag sila ng isang kasunduan na ang gawaing ginawa ng system at ang init na natanggap ng system, na tinatanggap sa karamihan ng mga modernong gawa sa thermodynamics, ay itinuturing na positibo.

Kung ang sistema ay gumaganap lamang ng mekanikal na gawain dahil sa isang pagbabago sa dami nito, kung gayon ang elementarya ay isinulat bilang δA = P dV, saan dV- pagtaas sa dami. Sa mga prosesong quasi-static, ang gawaing ito ay katumbas ng gawain ng mga panlabas na puwersa sa system, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda: δA panloob = –δA panlabas, ngunit para sa mga hindi quasistatic na proseso ang kaugnayang ito ay hindi nasisiyahan. Sa pangkalahatan, ang gawaing elementarya ay isinulat bilang kabuuan δA = A 1 da 1 + A 2 da 2 + ... , saan A 1 ,A 2 , ... - mga function ng mga parameter a 1 ,a 2 , ... at temperatura T, tinawag pangkalahatang pwersa .

Ang gawaing nauugnay sa pagbabago sa dami ng sangkap sa isang sistema (trabahong kemikal) ay maaaring ihiwalay mula sa pangkalahatang pagpapahayag para sa trabaho sa isang hiwalay na termino.

Pangalawang batas ng thermodynamics

Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nagtatakda ng mga limitasyon sa direksyon ng mga proseso na maaaring mangyari sa mga thermodynamic system, at hindi kasama ang posibilidad na lumikha ng isang panghabang-buhay na motion machine ng pangalawang uri. Sa katunayan, ang resulta na ito ay naabot na ni Sadi Carnot sa kanyang sanaysay na "On the driving force of fire and on machines capable of development this force". Gayunpaman, umasa si Carnot sa mga ideya ng teorya ng caloric at hindi nagbigay ng malinaw na pagbabalangkas ng pangalawang batas ng thermodynamics. Ginawa ito noong 1850-1851 nang nakapag-iisa nina Clausius at Kelvin. Mayroong ilang mga iba't-ibang, ngunit sa parehong oras katumbas na pormulasyon ng batas na ito.

Postulate ni Kelvin: "Imposible ang isang pabilog na proseso, ang tanging resulta nito ay ang paggawa ng trabaho sa pamamagitan ng paglamig ng heat reservoir." Ang nasabing pabilog na proseso ay tinatawag na proseso ng Thomson-Planck, at ipinapalagay na imposible ang gayong proseso.

Postulate of Clausius: "Ang init ay hindi maaaring kusang lumipat mula sa isang katawan na hindi gaanong iniinit patungo sa isang katawan na mas mainit." Ang proseso kung saan walang ibang pagbabagong nagaganap, maliban sa paglipat ng init mula sa isang malamig na katawan patungo sa isang mainit, ay tinatawag na proseso ng Clausius. Ang postulate ay nagsasaad na ang gayong proseso ay imposible. Ang init ay maaaring kusang lumipat sa isang direksyon lamang, mula sa mas mainit na katawan patungo sa hindi gaanong init, at ang ganitong proseso ay hindi na mababawi.

Isinasaalang-alang ang imposibilidad ng proseso ng Thomson-Planck bilang isang postulate, mapapatunayan ng isa na imposible ang proseso ng Clausius, at kabaliktaran, mula sa imposibilidad ng proseso ng Clausius ay sumusunod na ang proseso ng Thomson-Planck ay imposible rin.

Ang kinahinatnan ng ikalawang batas ng thermodynamics, na ipinostula sa mga pormulasyon na ito, ay nagpapahintulot sa amin na ipakilala para sa mga thermodynamic system ang isa pang function ng thermodynamic state. S, na tinatawag na entropy, na ang kabuuang pagkakaiba nito para sa mga quasi-static na proseso ay nakasulat bilang dS=δQ/T. Kasama ng temperatura at panloob na enerhiya, na ipinakilala sa zero at unang mga prinsipyo, ang entropy ay bumubuo ng isang kumpletong hanay ng mga dami na kinakailangan para sa matematikal na paglalarawan ng mga prosesong thermodynamic. Dalawa lamang sa tatlong dami na nabanggit, kung saan idinaragdag ng thermodynamics sa listahan ng mga variable na ginamit sa pisika, ang independyente.

Ikatlong batas ng thermodynamics

Ang ikatlong batas ng thermodynamics o ang Nernst theorem ay nagsasaad na ang entropy ng anumang equilibrium system, habang ang temperatura ay lumalapit sa absolute zero, ay humihinto sa pagdepende sa anumang mga parameter ng estado at may posibilidad na sa isang tiyak na limitasyon. Sa katunayan, ang nilalaman ng Nernst theorem ay may kasamang dalawang probisyon. Ang una sa kanila ay nag-postulate ng pagkakaroon ng isang limitasyon ng entropy dahil ito ay may posibilidad na ganap na zero. Ang numerical na halaga ng limitasyong ito ay karaniwang ipinapalagay na katumbas ng zero, samakatuwid sa panitikan minsan ay sinasabi na ang entropy ng sistema ay may posibilidad na zero habang ang temperatura ay may posibilidad na 0 K. Ang pangalawang proposisyon ng Nernst theorem ay nagsasaad na ang lahat Ang mga prosesong malapit sa absolute zero na naglilipat ng sistema mula sa isang estado ng balanse patungo sa isa pa, ay nangyayari nang walang pagbabago sa entropy.

Ang mga zero na halaga ng temperatura at entropy sa absolute zero ay tinatanggap bilang maginhawang mga kombensiyon para sa pag-aalis ng kalabuan sa pagbuo ng isang sukat para sa mga thermodynamic na dami. Ang zero temperature value ay nagsisilbing reference point para sa pagbuo ng thermodynamic temperature scale. Ang entropy na naglalaho sa ganap na zero na temperatura ay tinatawag ganap na entropy. Sa mga handbook ng thermodynamic na dami, ang mga ganap na halaga ng entropy sa temperatura na 298.15 K ay madalas na ibinibigay, na tumutugma sa pagtaas ng entropy kapag ang isang sangkap ay pinainit mula 0 K hanggang 298.15 K.

Entalpy ay isang ari-arian ng bagay na nagpapahiwatig ng dami ng enerhiya na maaaring ma-convert sa init.

Entalpy ay isang thermodynamic property ng isang substance na nagpapahiwatig antas ng enerhiya nakaimbak sa molecular structure nito. Nangangahulugan ito na kahit na ang bagay ay maaaring magkaroon ng enerhiya batay sa , hindi lahat ng ito ay maaaring ma-convert sa init. Bahagi ng panloob na enerhiya laging nananatili sa bagay at pinapanatili ang molecular structure nito. Ang bahagi ng substance ay hindi naa-access kapag ang temperatura nito ay lumalapit sa temperatura ng kapaligiran. Kaya naman, enthalpy ay ang dami ng enerhiya na magagamit para sa conversion sa init sa isang ibinigay na temperatura at presyon. Mga yunit ng enthalpy- British thermal unit o joule para sa enerhiya at Btu/lbm o J/kg para sa partikular na enerhiya.

Dami ng enthalpy

Dami enthalpies ng bagay batay sa ibinigay na temperatura nito. Ibinigay na temperatura ay ang halaga na pinili ng mga siyentipiko at inhinyero bilang batayan para sa mga kalkulasyon. Ito ang temperatura kung saan ang enthalpy ng isang substance ay zero J. Sa madaling salita, ang substance ay walang magagamit na enerhiya na maaaring ma-convert sa init. Ang temperatura na ito ay naiiba para sa iba't ibang mga sangkap. Halimbawa, ang temperatura ng tubig na ito ay ang triple point (0°C), ang nitrogen ay -150°C, at ang mga nagpapalamig batay sa methane at ethane ay -40°C.

Kung ang temperatura ng isang sangkap ay mas mataas sa ibinigay na temperatura nito, o nagbabago ang estado sa gas sa isang partikular na temperatura, ang enthalpy ay ipinahayag bilang isang positibong numero. Sa kabaligtaran, sa isang temperatura sa ibaba ng isang naibigay na enthalpy ng isang sangkap ay ipinahayag bilang isang negatibong numero. Ginagamit ang enthalpy sa mga kalkulasyon upang matukoy ang pagkakaiba sa mga antas ng enerhiya sa pagitan ng dalawang estado. Ito ay kinakailangan upang i-set up ang kagamitan at matukoy ang kapaki-pakinabang na epekto ng proseso.

enthalpy madalas na tinukoy bilang ang kabuuang enerhiya ng bagay, dahil ito ay katumbas ng kabuuan ng panloob na enerhiya nito (u) sa isang partikular na estado, kasama ang kakayahang gumawa ng trabaho (pv). Ngunit sa katotohanan, ang enthalpy ay hindi nagpapahiwatig ng kabuuang enerhiya ng isang sangkap sa isang ibinigay na temperatura sa itaas ng absolute zero (-273°C). Samakatuwid, sa halip na tukuyin enthalpy bilang kabuuang init ng isang sangkap, mas tiyak na tukuyin ito bilang kabuuang halaga ng magagamit na enerhiya ng isang sangkap na maaaring ma-convert sa init.
H=U+pV

Ano ang enthalpy ng pagbuo ng mga sangkap? Paano gamitin ang dami na ito sa thermochemistry? Upang makahanap ng mga sagot sa mga tanong na ito, isaalang-alang natin ang mga pangunahing termino na nauugnay sa thermal effect ng isang kemikal na pakikipag-ugnayan.

Thermal na epekto ng reaksyon

Ito ay isang halaga na nagpapakilala sa dami ng init na inilabas o hinihigop sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga sangkap.

Kung ang proseso ay isinasagawa sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, ang thermal effect ay tinatawag na karaniwang epekto ng reaksyon. Ito ang karaniwang enthalpy ng pagbuo ng mga produkto ng reaksyon.

Kapasidad ng init ng proseso

Ito ay isang pisikal na dami na tumutukoy sa ratio ng isang maliit na halaga ng init sa isang pagbabago sa temperatura. Ang mga yunit ng kapasidad ng init ay J/K.

Ang tiyak na kapasidad ng init ay ang dami ng enerhiya ng init na kinakailangan upang mapataas ang temperatura ng isang degree Celsius para sa isang katawan na may bigat na isang kilo.

Thermochemical effect

Para sa halos anumang reaksiyong kemikal, posibleng kalkulahin ang dami ng enerhiya na nasisipsip o inilabas sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga sangkap ng kemikal.

Ang mga exothermic na pagbabago ay tulad ng mga pagbabagong-anyo, bilang isang resulta kung saan ang isang tiyak na halaga ng init ay inilabas sa kapaligiran. Halimbawa, ang mga proseso ng pagsali ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang positibong epekto.

Ang enthalpy ng reaksyon ay kinakalkula na isinasaalang-alang ang komposisyon ng sangkap, pati na rin ang mga stereochemical coefficient. Ang mga endothermic na pakikipag-ugnayan ay kinabibilangan ng pagsipsip ng ilang init upang magsimula ng isang kemikal na reaksyon.

Ang karaniwang enthalpy ay isang dami na ginagamit sa thermochemistry.

Kusang daloy ng proseso

Sa isang thermodynamic system, ang isang proseso ay kusang nagpapatuloy kapag may pagbaba sa libreng enerhiya ng nakikipag-ugnayan na sistema. Bilang isang kondisyon para sa pagkamit ng thermodynamic equilibrium, ang pinakamababang halaga ng thermodynamic potential ay isinasaalang-alang.

Sa ilalim lamang ng kondisyon ng pagpapanatili ng pare-parehong panlabas na mga kondisyon sa oras, maaari nating pag-usapan ang invariance ng pakikipag-ugnayan.

Ang isa sa mga sangay ng thermodynamics ay nag-aaral nang tumpak sa mga estado ng equilibrium kung saan ang enthalpy ay isang halaga na kinakalkula para sa bawat indibidwal na proseso.

Ang mga proseso ng kemikal ay nababaligtad sa mga kasong iyon kapag nagpapatuloy ang mga ito nang sabay-sabay sa dalawang magkabaligtaran na direksyon: pabalik at pasulong. Kung ang isang baligtad na proseso ay sinusunod sa isang saradong sistema, pagkatapos pagkatapos ng isang tiyak na agwat ng oras ang sistema ay maaabot ang isang estado ng balanse. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtigil ng mga pagbabago sa konsentrasyon ng lahat ng mga sangkap sa paglipas ng panahon. Ang ganitong estado ay hindi nangangahulugan ng kumpletong pagtigil ng reaksyon sa pagitan ng mga paunang sangkap, dahil ang balanse ay isang dinamikong proseso.

Ang enthalpy ay isang pisikal na dami na maaaring kalkulahin para sa iba't ibang mga kemikal. Ang quantitative na katangian ng isang proseso ng equilibrium ay ang equilibrium constant na ipinahayag sa mga tuntunin ng partial pressures, equilibrium concentrations, at mole fractions ng mga nakikipag-ugnayang substance.

Para sa anumang nababaligtad na proseso, ang equilibrium constant ay maaaring kalkulahin. Depende ito sa temperatura, gayundin sa likas na katangian ng mga nakikipag-ugnayan na bahagi.

Isaalang-alang ang isang halimbawa ng paglitaw ng isang estado ng ekwilibriyo sa sistema. Sa paunang sandali ng oras, mayroon lamang mga paunang sangkap A at B sa system. Ang rate ng pasulong na reaksyon ay may pinakamataas na halaga, at ang reverse na proseso ay hindi nagpapatuloy. Habang bumababa ang konsentrasyon ng mga paunang bahagi, ang isang pagtaas sa rate ng reverse na proseso ay sinusunod.

Isinasaalang-alang na ang enthalpy ay isang pisikal na dami na maaaring kalkulahin para sa mga reactant, gayundin para sa mga produkto ng proseso, ang ilang mga konklusyon ay maaaring iguguhit.

Pagkatapos ng isang tiyak na agwat ng oras, ang rate ng direktang proseso ay katumbas ng rate ng reverse interaction. Ang equilibrium constant ay ang ratio ng rate constants ng forward at reverse na proseso. Ang pisikal na kahulugan ng halagang ito ay nagpapakita kung gaano karaming beses ang rate ng direktang proseso ay lumampas sa halaga ng reverse interaction sa isang tiyak na konsentrasyon at temperatura.

Ang impluwensya ng panlabas na mga kadahilanan sa kinetics ng proseso

Dahil ang enthalpy ay isang dami na ginagamit para sa mga kalkulasyon ng thermodynamic, mayroong kaugnayan sa pagitan nito at ng mga kondisyon ng proseso. Halimbawa, ang interaksyon ng thermodynamic ay apektado ng konsentrasyon, presyon, temperatura. Kapag nagbago ang isa sa mga halagang ito, nagbabago ang ekwilibriyo.

Ang enthalpy ay isang thermodynamic na potensyal na nagpapakilala sa estado ng system sa equilibrium kapag pinili bilang mga independiyenteng variable ng entropy, presyon, bilang ng mga particle.

Tinutukoy ng enthalpy ang antas ng enerhiya na nakaimbak sa istrukturang molekular nito. Samakatuwid, kung ang isang sangkap ay may enerhiya, hindi ito ganap na na-convert sa init. Ang bahagi nito ay direktang nakaimbak sa sangkap, ito ay kinakailangan para sa paggana ng sangkap sa isang tiyak na presyon at temperatura.

Konklusyon

Ang pagbabago ng enthalpy ay isang sukatan ng init ng isang kemikal na reaksyon. Ito ay nagpapakilala sa dami ng enerhiya na kinakailangan para sa paglipat ng init sa isang pare-parehong presyon. Ang halagang ito ay ginagamit sa mga sitwasyon kung saan ang presyon at temperatura ay magiging pare-pareho ang mga halaga sa proseso.

Ang enthalpy ay madalas na nailalarawan sa mga tuntunin ng kabuuang enerhiya ng isang sangkap, dahil ito ay tinukoy bilang ang kabuuan ng panloob na enerhiya at ang gawaing ginawa ng system.

Sa katotohanan, ang halagang ito ay gumaganap bilang kabuuang halaga ng enerhiya, na nagpapakilala sa mga tagapagpahiwatig ng enerhiya ng isang sangkap na na-convert sa init.

Ang terminong ito ay iminungkahi ni H. Kamerling-Onnes. Kapag nagsasagawa ng mga kalkulasyon ng thermodynamic sa inorganic na kimika, dapat isaalang-alang ang dami ng isang sangkap. Ang mga kalkulasyon ay isinasagawa sa isang temperatura na tumutugma sa 298 K, isang presyon ng 101 kPa.

Ang batas ni Hess, na siyang pangunahing parameter para sa modernong thermochemistry, ay ginagawang posible upang matukoy ang posibilidad ng kusang paglitaw ng isang proseso ng kemikal at upang makalkula ang thermal effect nito.