Tasakaalu tingimuste visuaalse kuvamise puhul peaksite lähtuma lihtsast mehaanilisest mudelist, mis sõltub muutusest potentsiaalne energia Sõltuvalt keha asendist tuvastab ta kolme tasakaalu sätestab:
1. Stabiilne tasakaal.
2. Labylon (ebastabiilne) tasakaal.
3. Me metastabiilne tasakaal.
Match Boxi mudel selgub, et kasti serva ääres seisva raskuskeskme (metastatav tasakaal) tuleb tõsta ainult nii, et kast langes lavaistliku riigi kaudu laia külje üle, st. Tasakaalu mehaaniliselt stabiilses seisundis, mis näitab väikseima potentsiaalse energia seisundit (joonis 9.1.1).

Termilist tasakaalu iseloomustab süsteemis temperatuuri gradientide puudumine. Keemiline tasakaal tekib juhul, kui ei ole saadud reaktsiooni kahe aine vahel, põhjustades muutusi, st Kõik reaktsioonid liiguvad otseselt ja vastupidises suunas võrdselt kiiresti.
Termodünaamiline tasakaal on olemas, kui süsteem teostab mehaanilisi, termilisi ja keemilisi tasakaalutingimusi. See juhtub siis, kui vaba energia on minimaalne. Konstantsel surumisel, nagu üldtunnustatud metallurgia, vaba energia Gibbs C, mida nimetatakse tasuta entalpia, tuleks võtta vaba energia:

Samal ajal on H entalpia või soojuse sisaldav või kogus sisemine energia E ja energia PV nihkumise rõhu P ja V. köide vastavalt

Eeldades konstantse mahu V, saate rakendada vaba energia Helmholtz F:

Nendest suhetest selgub, et tasakaalu olek iseloomustab äärmuslikud väärtused. See tähendab, et Gibbsi vaba energia on minimaalne. Võrdlusest (9.1.1) järeldub, et GIBBS-i vaba energia määrab kahe komponendiga, nimelt entalpia, või soojuse sisaldava H ja entroopia S. See asjaolu on oluline mõista erinevate faaside olemasolu temperatuuri sõltuvust .
Temperatuurimuutusega Gibbide vaba energia käitumine on gaasilise, vedeliku või tahke faasi ainete puhul erinev. See tähendab, et sõltuvalt konkreetse faasi temperatuurist (mis on ühendatud agregaat olekuga), on Gibbsi vaba energia minimaalne. Seega, sõltuvalt stabiilse tasakaalu temperatuurist, on alati faas, mille Gibbide vaba energia, mille vaadeldava temperatuuri juures on kõige madalam (joonis 9.1.2).
Asjaolu, et GIBBS vaba energia koosneb entalpiast ja entroopiast, muutub selgeks erinevate tina muutmise tsoonide temperatuuri sõltuvuse näitel. Niisiis on tetragonaalne (valge) β-tina stabiilne temperatuuril\u003e 13 ° C, kuupmeetri, sarnane teemantvõrgu (hall) a-tina, mis on stabiilses tasakaalus alla 13 ° C (allotroop).

Kui normaalsetes tingimustes 25 ° C ja 1 baar, on stabiilse β-faasi soojus võetud 0, seejärel soojuse 2 kJ / Mol saadakse halli tina jaoks. Soojussisaldus temperatuuril temperatuuril 25 ° C β-tina oleks tulnud transformeerida, kui 2 kj / mol a-tina vabastati, tingimusel et väiksema soojussisuga süsteem peaks olema stabiilne. Tegelikult ei toimu selle ümberkujundamist, kuna siin on faasi stabiilsus tagatud entropia amplituudi suurendamisega.
Entropia suurenemise tõttu, kui α-tina konversioon β-tina normaalsetes tingimustes, kompenseeritakse entalpia suurenemine rämpspostiga, nii et Gibbs C \u003d H-T-d modifitseerivad valge β-tina modifitseerimiseks minimaalne seisund.
Lihtsalt nagu energia, käitub süsteemi entropiad, mida tavaliselt käitub, s.t. Kõik süsteemi entropia moodustatakse individuaalse entropia kogusest. Entropia on olekuparameeter ja seega iseloomustada süsteemi olekut.
Alati õiglane

kui Q on soojus, kokku summeeritakse süsteemi.
Pööratud protsesside jaoks on oluline märk võrdsuse märk. Adiasiandilise isoleeritud süsteemi jaoks DQ \u003d 0, seega DS\u003e 0. Statistiliselt entroopia võib visuaalselt kujutada visuaalselt nii, et kui osakesi segatakse, mis ei tuvasta ruumi ühtlast täitmist (nagu näiteks gaaside segamisel), on homogeense jaotuse seisund tõenäoliselt tõenäoliselt, st. Maksimaalne juhuslik jaotus. See väljendab entroopia S-d süsteemi meelevaldse jaotuse mõõtmisena ja see on määratletud tõenäosuse logaritmina:

kus K on Boltzmanni konstantne; W on leviku tõenäosus, näiteks kahte tüüpi gaasimolekulide.

17.01.2020

Olles kaotanud isolatsiooni mähised kuiva trafode võimsusega kakskümmend viis kuni kolm tuhatsada viiskümmend kilovatt * amprit ja pinge klassid kuni kümme kilovatt ...

17.01.2020

Veekindlase töö rakendamine on vaja, et mõnikord esineb gaasi, õli ja muude torujuhtmete ehitamise ajal. Välise välise negatiivse mõju tõttu ...

17.01.2020

Keevitustööd peetakse tervisele ohtlikuks. Tootmisvigastuste nägemine on kõrge riskiga tsoonis.

16.01.2020

Laolaaduri ostmine ei kehti lihtsate protsesside suhtes. Valik peab toimuma mitme kriteeriumi alusel korraga. Selleks, et mitte teha vea ...

15.01.2020

Non-lenduvate süsteemide eelised on see, et kui seda kasutatakse, ei ole vaja muretseda elektri lahtiühendamise pärast, see süsteem töötab autonoomselt ja ...

15.01.2020

Nüüd eksootilised, kerge bambuse mööblit kasutatakse mitmesugustes sisetiilides. Eriti kasumlik bambusest vaatab Aafrika, Jaapani, keskkonna ja riiki ...

13.01.2020

Professor - eranditult universaalne materjal. See ei nõua hoolt, see ei nõua, see näeb välja atraktiivne, paigaldamisel on väga lihtne, vastupidav ja usaldusväärne. Rikas...

13.01.2020

Tänapäeval kasutavad suure nõudluse erinevaid roostevabast terasest tooraineid valmistatud erinevaid tooteid. Selline nõudlus on praegu ...

13.01.2020

Korterite remont on mitmesuguseid remondi tüüpe. Selleks et mitte segi ajada mõisted, kui nad selgitavad oma soove lepingu organisatsiooni töötajatele, on vaja alustada ...

Saada oma hea töö teadmistebaasis on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Õpilased, kraadiõppurid, noored teadlased, kes kasutavad oma õpingute teadmistebaasi ja töötavad, on teile väga tänulikud.

Postitas http://www.allebe.ru/

Postitas http://www.allebe.ru/

Valgevene Vabariigi Haridusministeerium

Hariduse loomine

"Gomeli riiklik ülikool

nimega Francis Skuly

Bioloogia osakond

Keemiaministeerium

W.Pc

Termodünaamilise tasakaalu teooria

Teostatud

student B-31 A.N. Vihane.

Kontrollitud S.M. Panteeva

Gomel 2016.

  • 1. Erinevad tasakaaluliigid
    • 1.1 Mittetäielik (metastabiilsus) tasakaal
    • 1.2 faasi tasakaal
    • 1.3 Kohalik termodünaamiline tasakaal
  • 2. Probleemsed kriteeriumid tasakaalukriteeriumidena
  • 3. Tasakaalu stabiilsuse tingimused
  • Kasutatud allikate loetelu

1 . Ribakena tasakaalus

1. 1 Mittetäielik (metastabiilne) tasakaal

Pretsetteerimise põhimõtte kujundamisel öeldakse, et piiri (tasakaal) riik esineb aja jooksul, varem või hiljem iseenesest ja et selle märk on süsteemi (mitte-kõikumise) muutuste lõpetamine süsteemis. Lihtne, aga tuua näiteid, kui see aja jooksul "on venitatud lõpmatuseni ja süsteem ei lülitu" iseenesest "tasakaalu olekusse, mis on mõnes muus riigis, kus ei ole võimalik näha muudatusi. Kaaluge näiteks vesiniku ja joodi gaasilist segu, mis on adiabaatiliselt isoleeritud suletud anumas. Joodi aatomite ja vesinikuaatomite arvu võib võtta meelevaldselt. Piires olekus, kus see segu peaks jätkuma vastavalt pöördumatuse põhimõttele, peavad kõik selle omadused olema üheselt määranud laeva mahuga, segu energia ja aatomite kogustes H ja J. eelkõige Piirav seisund, täiesti määratletud N-aatomite arv peab olema ühendatud molekuliga H2-ga, mis on täielikult määratletud aatomite arvu j - molekulis J-2 ja peaks välja lülitama täiesti määratletud arvu HJ molekule. Seega, kui segule segule läheneb segule, tuleb reaktsioon võtta tasakaalustamiseks.

Kui gaasitemperatuur ei ole väga kõrge, sellised transformatsioonid (näiteks molekulide dissotsiatsioonid H2) osakeste kokkupõrke ajal ei esine peaaegu. Üldiselt on aatomite regrupatsioon molekulide regrupeerimine protsess, mis sageli katalüsaatoriteta tulekul on väga aeglane ja raske. Seetõttu, tegelikult, kui muutused segus lakkab, on see peaaegu samad kogused vabaaatomeid N ja J ning sama arv molekulide H2, J2 ja HJ, mis olid algselt olemas ja sellises riigis Segu saab üheaegselt väga pikka aega. See on "hilinenud" riigis, sisuliselt mitte kõigil tasakaalus, kus saate veenduda, et reaktsioon ei lähe selles. Näiteks kui segu põleb, algab see väga vägivaldselt, molekulide H2 ja J2 plahvatusohtlik konversioon HJ-s ja segu lähevad uue "tasakaalu", jälle mittetäieliku, kuna reaktsioon H2 2N ei lähe.

Kui täielikku tasakaalu ei ole kunagi saavutatud, tundub pöördumatuse põhimõte kaotab oma absoluutse iseloomu; Tundub, et selle uus sõnastus on vajalik. Seda küsimust ei saa lahendada ilma mittetäieliku tasakaalu mõiste väljastamiseta. Kui see on üldiselt eristunud tasakaalu (vähemalt mitte täielikult) ja mitte-tasakaaluriikides, siis peate mõistma, mida nad erinevad. Mis on peamiselt erinevus täis- ja mittetäieliku tasakaalu vahel? Mittetäielik tasakaal - See on tõeline tasakaal süsteemis, kus mõni vara, mis suudab muutuda, kui puuduvad innukad tegurid, fikseeritud. Mille väärtused määravad kõik siseomand Systemes nimetatakse sageli siseparameetriteks. Võib öelda, et mittetäielik tasakaal on reaalne tasakaal fikseeritud siseparameetrite süsteemis. Sisemiste parameetrite kinnitamist võib kujutada ette mõningate täiendavate jõudude tegevuse tulemusena, mille mõjul lõpetatakse protsessis aeglaselt süsteemis aeglaselt. Loomulikult sisestatakse sellised jõud ainult abstraktselt. Fikseeritud siseparameetrite süsteem näib olevat teine \u200b\u200bsüsteem - teiste sisemiste liikumiste või mõne muu hulga mikrosektsioonidega. See tasakaal saavutatakse siis, kui puuduvad põhjused, mis häirivad sisemisi liikumisi ja kui kõik protsessis töötavad protsessid läbivad lõpuni. Kui mõned protsessid toimivad väga aeglaselt ja me ei oota nende lõpetamist või kui mõni põhjus on üldiselt peatatud eraldi sisemiste protsesside, siis me tegeleme nii, nagu uus süsteem, mitmesuguste mikrostaatide mitmekesisus on väiksem kui rahutu. Gaasiseguga eeskujul mängib sisemiste parameetrite rolli molekulide H2 ja J2 arvu järgi. Riigid, kus nende molekulide summad erinevad esialgsest erinevad, on võrdselt välistatud, nii et H2 ja J2 molekule peetakse jagamatuteks osakesteks. Magnetiga näites arvatakse, et üksikute domeenide magnetilised hetked ei saa muuta. Seega väljendame järgmist eeldust: mittetäielik tasakaal on reaalne tasakaal fikseeritud siseparameetrite süsteemis. Selle tõestamiseks peate veenduma, et fikseeritud parameetritega süsteemidele pöördumatuse põhimõtte kohaldatavus. On ebatõenäoline, et on põhjust seda kahtlustada. Siiski tuleb meeles pidada, et siseparameetrite fikseerimine ei tohiks olla selline, et süsteem jagati tegelikult ühendatud osadeks. Soovitatav on eristada peidetud liikumisi ei ole täielikult piiratud (ulatuses, et fikseeritud parameetrid on lubatud), isegi kui süsteemi üksikute osade mehaanilised parameetrid ja juhtumid, kus süsteemi üksikud osad on üldiselt isoleeritud üksteisega või edastab üksteise liikumise ainult üksikute osade mehaaniliste parameetrite muutmisel s.o mehaaniliste süsteemide kaudu. Esimesel juhul nimetame me süsteemi termiliselt homogeenseks ja teiseks - termiliselt heterogeenne. Fikseeritud parameetrite termiliselt homogeenne süsteem on täielikult allutatud pöördumatuse põhimõttele ja ülekanded pidevate väliste tingimustega piiranguriigile, mis on selle jaoks reaalne tasakaal; Tasuta siseparameetrite süsteemi jaoks on selline seisund mittetäielik tasakaal. See mittetäielik tasakaal ei sõltu süsteemi algseisundist, kui fikseeritud parameetrid olid kõigepealt soovitud (fikseeritud) väärtused. Mittetäielikus tasakaalus, puudub ka protsess protsessist toonud kaasa. Näiteks võib teatavate H2 ja J2 molekulide koguse segu võtta antud mahus antud energiaga mitmesugustes esialgses riikides: segu molekulide saab meelevaldselt mahule, nende vahel saate levitada energia nende vahel. Lõplik (mittetäielik) tasakaal (tasakaalus konstantse koguse molekulide H2 ja J2) on alati samad. Kuna mis tahes mikrostaatsüsteemi mikrostaat, mida kaalutakse kindlaksmääratud kogustega H2 ja J 2, võivad süsteemse sellisele mikrostamisele minna, süsteem on termiliselt homogeenne. Termiliselt inhomogeensete süsteemide puhul ei ole pöördumatuse põhimõte ruumi ja selge, miks. Sellise süsteemi iga osa energiat ei pruugi olla fikseeritud. Eeldatakse, et mis tahes osa energia muutub ainult siis, kui see muudab mehaanilisi parameetreid. Siiski, kui väed, mis tegutsevad mitme osa süsteemi nende parameetritega, on summa null (tasakaal), siis parameetrid jäävad muutumatuks. Seejärel on vaatlusaluse süsteemi energia konstantne ja tasakaal on selle mehaaniliste parameetrite ja selle energia väärtustega. Kuid need energia (selle süsteemi koguenergiaga) ja mehaaniliste parameetrite väärtused (nende mehaaniliste parameetrite süsteemi väliste väärtuste väärtuste väärtused) võivad olla erinevad; Siis kogu süsteem on mitu tasakaalu samade väliste tingimuste ja sama energia.

termodünaamiline isobaritoodete tasakaal

1. 2 Faas tasakaal

Etapi tasakaal, termodünaamiliselt tasakaalusfaaside samaaegne olemasolu mitmefaasilises süsteemis. Lihtsaimad näited on vedeliku tasakaal nende küllastunud parvlaevaga, vee tasakaalu ja jääga sulamistemperatuuril, vee segu kimp trietüülamiiniga kaheks mitte-kuivaks kihiks (kaks faasi), mida iseloomustavad kontsentratsioonid. Tasakaalus võib olla (välise puudumisel magnetväli) kaks faasi Ferromagnet sama telje magnetiseerimise, kuid erineva magnetiseerimise suunas; Tavaline ja ülijuhtivad metallfaasid välises magnetväljas jne. Tasakaalu tingimustes ülemineku ajal ei muutu osakese üheast faasist süsteemi teisele energiale. Teisisõnu, tasakaalus, iga komponendi keemilised potentsiaalid erinevates faasides on samad. Siit on valitseja boobsi faasid: aines, mis koosneb K-komponendist, võib samal ajal olla rohkem kui K + 2 tasakaalu faasi. Näiteks ühekomponentse aine puhul ei ületa üheaegselt olemasolevate faaside arv kolme (vt kolmekordset punkti). Termodünaamilised vabaduse kraadi, st muutujaid (füüsilised parameetrid), mida saab muuta, ei häirida tingimusi etappide tasakaalustamiseks, \\ t

kus J on tasakaalus olevate faaside arv.

Näiteks kahekomponendi süsteemis võib kolm faasi olla tasakaalus erinevatel temperatuuridel, kuid komponendi rõhk ja kontsentratsioon määratakse täielikult temperatuuriga. Faasi ülemineku temperatuuri muutus (keede, sulamine jne) koos lõputult väikese rõhu muutusega määratakse Klapairone - Clausia võrrandiga. Graafikud, mis kujutavad mõnede termodünaamiliste muutujate sõltuvust teistest etapi tasakaalu tingimustes, nimetatakse tasakaaluliinideks (pinnad) ja nende kombinatsioonipreamid. Faasi tasakaalusjoont saab kas risti teise tasakaalu (kolmekordse punkti) või kriitilise punkti lõpetada.

Tahketes organites, tänu difusiooniprotsesside aeglusele, mis viib termodünaamilise tasakaalu saavutamise tulemusena, ei esine noveraadi faasid, mis võivad esineda koos tasakaaluga. Sellisel juhul ei pruugi faasi reegel läbi viia. Faasireeglit ei teostata ka juhul, kui faasi tasakaalukõver ei erine üksteisest (vt faasi üleminekuid).

Massiivsete proovide puudumisel pikaajaliste jõudude vahel osakeste vahel, piiride arv tasakaalu faaside vahel on minimaalne. Näiteks kahefaasilise tasakaalu puhul on faasi vaheseina ainult üks pind. Kui vähemalt üks faasidest on pikaajaline väli (elektriline või magnetiline), tulevad ainest välja, siis tasakaal olevad riigid on energiliselt kasumlikumad suur number Perioodiliselt asuvad faasipiirid (ferromagnetilised ja ferroelektrilised domeenid, ülijuhtide vahepealne seisund) ja selline faasi asukoht, nii et pikamaa väli ei tule kehast välja. Faasi partitsiooni piiri kuju määrab minimaalse pinnaenergiaga. Seega tingimusel, et kahekomponentse segu, tingimusel, et faasi tiheduse võrdsus, piiri piiril on sfääriline kuju. Kristallide lõikamine määrab lennukid, mille pinna energia on minimaalne.

1.3 Kohalik termodünaamiline tasakaal

Üks põhikontseptsioonide termodünaamika mitte tasakaalustamisprotsesside ja mehaanika tahket meedia; Tasakaal väga väikestes (elementaarne) mahud söötme sisaldavad veel selline suur hulk osakesi (molekulid, aatomid, ioonid jne), et keskmise olek nende füüsiliselt lõputult väikesed mahud võivad iseloomustada tempo T.(x), Chem. Potentsiaalid (x) ja teised. Termodünaamilised parameetrid, kuid mitte konstantsed, nagu täieliku tasakaaluga ja sõltuvalt ruumidest, koordinaadid x ja kellaajal. Teine parameeter on L.T.R. Hüdrodünaamiline kiirus ja (x) - iseloomustab keskmise keskpunkti liikumise kiirust. Juures LT.R. Keskkonnaelemendid Keskmise seisund tervikuna on mitte-tasakaal. Kui keskmise väikeseid elemente peetakse ligikaudseks kui termodünaamiliselt tasakaalu allsüsteemidena ja võtta arvesse energia, impulsi ja aine vahetamist bilansivõrranditel põhinevate termodünaamika probleeme lahendatakse termodünaamika ja mehaanika meetoditega. LTR-i seisundis. Entropia S (z) tihedus massiühiku kohta on sisemise energia tiheduse funktsioon ja CK (X) komponentide kontsentratsioonid, mis on samad nagu termodünaamilise tasakaalu olekus. Termodünaamiline võrdõiguslikkus kehtib keskmise elemendi kehtib selle massimeede tee juures:

kui grad, (x) - rõhk, - konkreetne maht.

Statistiline füüsika võimaldab teil selgitada mõiste L.T.R. ja täpsustada selle kohaldatavuse piire. Mõiste L.T.R. Kohalike tasakaalu jaotusfunktsioon vastab f. Energia, impulsi ja massi tihedus, mis vastab maksimaalsele teabele entüüpidele antud väärtuste keskmiste väärtustega koordinaatide ja ajafunktsioonidena:

kus Z. - statistiline summa, (x) - dünaamilised muutujad (kõigi süsteemiosakeste koordinaat ja impulssfunktsioonid), vastavad energiakliiad (hüdrodünaamilise kiirusega liikuva koordinaatsüsteemis) ja massi tihedusega. Sellise jaotuse funktsiooni abil on võimalik kindlaks määrata notekiviilavägi entropia kontseptsioon sellise kohapealse tasakaalu entroopiana, mida iseloomustavad samaväärsed energiaheitmed, impulsi ja mass, vaatlusaluse mitte-tasakaaluriigi seisundina. Kuid kohalik tasakaalus võimaldab saada ainult võrrandeid Täiuslik hüdrodünaamika, kus pöördumatuid protsesse ei võeta arvesse. Et saada hüdrodünaamilisi võrrandeid, võtavad arvesse termilise juhtivuse pöörduvaid protsesse, viskoossust ja difusiooni (st nähtuse üleandmist), on vaja viidata gaaside kineetilisele võrrandile või Libouville'ile mis tahes keskkonnale ja Otsida oma lahendusi, mis sõltuvad koordinaatidest ja ajast ainult nende parameetrite keskmiste väärtuste kaudu, mis määravad kindlaksmääratud parameetrid. Selle tulemusena saavutatakse mitte-tasakaalu jaotusfunktsioon, mis võimaldab teil tuletada kõik võrrandid, mis kirjeldavad energiat, impulsside ja ainete protsesse (difusioonivõrrandid, termilise juhtivus ja navier - stokes võrrandid).

2. Pöördumiskriteeriumide kriteeriumid tasakaalukriteeriumidena

Kasutades ära asjaolu, et n isokloro-isotermiline pöörduv protsess d. ut.U \u003d td. ut. S.. Me tuletame meelevaldse termodünaamilise süsteemi tasakaalukriteeriume, mis põhineb asjaolul, et tasakaal on protsessi pöörduvuse vajalik tingimus ja seega on iga riigi, mille kaudu süsteemi pöörduv protsess läbib, on seisund tasakaal. Siiast tuleneb: pöörduvuse kriteeriumid on alati samal ajal tasakaalukriteeriumid. Seda asjaolu kasutatakse termodünaamika: määrab kindlaks riigid, kus pöörduv protsess võib tekkida, iga selline riik peetakse tasakaalustava riigi. Praegu ei ole muid tasakaalu tasakaalu leidmise vahendeid. Siiski tuleb tasakaalustamiskriteeriumide asemel pöördumiskriteeriumide kriteeriumide alusel meeles pidada, et tasakaal on vajalik, kuid ebapiisav pöörduvusseisund, kuna lisaks tasakaaluriikidele, kus pöörduv protsess võib alata, on ka tasakaaluriikide kus pöörduv protsess on võimatu. On selge, et pöörduvuse kriteeriumide kohaldamine tasakaalukriteeriumidena ei saa määratleda kõik tasakaalus olevad riigid, vaid ainult osa neist. See selgitab, et hea kuulus faktet kõik ennustatud termodünaamika tasakaaluriikide tegelikult toimuvad; Kuid peale nende lisaks on sellised riigid, kes ei ole termodünaamikaga prognoositud. Vahepeal mõnedes sellistes segudes, üsna olulisel temperatuurivahemikus, konstantse mahuga, jääb tasakaalukoostis ka konstantne, st on pidev tasakaal ja ainult üks neist on tähistatud termodünaamika abil.

3. Mõned tasakaalu stabiilsuse tingimused

Spetsiaalne termodünaamiline analüüs võimaldab näidata, et süsteemi termodünaamilise stabiilsuse kaalutlustel mis tahes aine jaoks tuleb läbi viia järgmised suhted:

need. Esiteks on isokorine soojusvõimsus koos V-ga alati positiivne ja teiseks isotermilise protsessi suurenemine põhjustab alati aine mahu vähenemist alati. Seisukord (1) nimetatakse termilise stabiilsuse seisundiks ja seisund (2) on mehaanilise stabiilsuse tingimus. Tingimused (1) ja (2) võib seletada tasakaalu tasakaalu tasakaalu tasakaalu (põhimõte Le Chateel - Brown), mille tähendus on see, et kui süsteem, mis oli tasakaalus on saadud sellest, Vastavad süsteemi parameetrid muutuvad nii, nagu süsteem tagastati tasakaalu olekusse. Need süsteemi termodünaamilise stabiilsuse tingimused on selged ja ilma formaalse arvutuseta. Kujutage ette, et soojusvõimsus cv Mõned ained on negatiivsed. See tähendaks, sest cV \u003d DQ. v./ dt.Et soojuse tõusu ainele selle aine pideva mahuga ei vähendata, vaid temperatuuri vähenemiseni. Seega, seda suurem on see soojus, mida me annaksime ainele isokloorprotsessis, seda rohkem vahe see aine temperatuuride ja soojusallika (keskkond).

Stabiilsuse seisundite kuvamiseks võib eeldada, et väikese kõrvalekaldega tasakaalu asendist on süsteem homogeenne vastavalt sisemistele parameetritele T ja NTT O, PP O, kuni tasakaalu saavutatakse. Te saate ilma selle eelduseta teha ja mitte kogu süsteemi, kuid see on nii väike, et seda võib pidada homogeenseks PTP-le. Tulemuseks saadakse sama. Vastavalt (49) kirjutada

du-t. c.dS + P. c.dV \u003d -T. c.(D. i.S + D. i.S. pon)

Kui süsteem on saadud stabiilsest tasakaalust tingimusest, kuna parem pool on positiivne, siis

du-t. c.dS + P. c.dV\u003e 0.

Väikese, kuid mitte lõputult madal kõrvalekalde stabiilse tasakaalu peaks olema

U-t. c. S + P. c. V\u003e 0 (51)

Kus U \u003d T. S-lk. V. . Selle väljenduse asendamine (51) saame tasakaalu tasakaalustamise tasakaalu vormis

TS-PV\u003e 0, (52)

kus t \u003d t-t c, p \u003d p-p c kõrvalekalded tasakaalu väärtustest, sest tasakaal \u003d t c, p \u003d p c.

Isobaric (P \u003d 0) ja isochoretny (V \u003d 0) süsteemide jaoks tasakaalustabiilsuse (52) võtta VODs\u003e 0

Me toome piiratult süsteemi tasakaalu, muutmine S. siis

Isobaricis ja isoooris

Järelikult on isobariumi tasakaalu stabiilsuse tingimus kujul (53), mis on. (54)

Isokoorilise tasakaalu stabiilsuse tingimus, mis on (55), mis on. (56)

Isotermilisel (t \u003d 0) ja isntroopiline (S \u003d 0) süsteemide seisund (52) võtab VIPV<0. Будем неограниченно приближать систему к равновесию, меняя V. Тогда

isotermilisel ja istekstopilistes tingimustes

Järelikult kujul isotermilise tasakaalu stabiilsuse tingimus kujul kujul. See on (57) või T\u003e 0 (58)

Isentropiilise tasakaalu jaoks - see tähendab, (59) või S\u003e 0 (60)

Ebavõrdsuse nimetatakse termilise stabiilsuse seisukohalt ja ebavõrdsust, t\u003e 0, S\u003e 0 nimetatakse süsteemi tasakaalu mehaanilise takistuse seisundiks. Isobaro-isotermilise süsteemi tasakaal on stabiilne nii termiliste seisundite (54) kui ka mehaanilise stabiilsuse (58) t\u003e 0. Stabiilsuse tingimuste füüsiline tähendus on nende toodangust selge. Termodünaamiline tasakaal on termodünaamiline tasakaal, kui termilised kõikumised (kõrvalekalded Entropysicript'i tasakaalu väärtusest \u003d konstivee temperatuur T \u003d Consrt) väljund selliseks notequilibrium olekusse, millest see naaseb algse tasakaalu olekuni. Termodünaamiline seisund on mehaaniliselt stabiilne, kui "mehaanilised" kõikumised (kõrvalekalded tasakaalust mahust LP \u003d CONSTPRV \u003d CONST \u003d CONSC \u003d CONST) väljund sellise ebamäärase olekusse, millest see naaseb algse tasakaalu.

Termodünaamiline tasakaal on ebastabiilne, kui süsteem võib süsteemis sellises mitte-tasakaalu olekusse saada, kust see ei naase algse tasakaalu, vaid liigub mõnele muule tasakaalule.

Tuleb märkida, et kui nendes tingimustes on kaalutav tasakaalustusseisund ebastabiilne (jätkusuutlikkuse tingimused ei ole täidetud), siis nende tingimuste kohaselt on kindlasti mõni muu, pidevalt tasakaaluriik. Süsteem ei saa olla ebastabiilses tasakaalus nii kaua kui kaua. Tasakaalustamata tasakaalu riigi mõiste on piisavalt tingimuslikult. Rangelt öeldes ei rakendata ebastabiilseid tasakaaluriiki. Seal võib olla ainult mitte-tasakaaluriiki, teatud määral lähedal või läheneb tasakaalustamata tasakaalu.

Kui kõik stabiilsuse seisundid (54), (56), (57), (58), siis kõik neli omadust C P, C V, S t positiivsed. Samal ajal, nagu näha, (43) c p\u003e C V ja järgmiselt (37) t\u003e s.

Nagu näha (36), P võib olla positiivne ja negatiivne; Tähis P ei määrata stabiilsuse tingimused, see on teada kogemustest, mis peaaegu alati p\u003e 0. Samal ajal, järgmiselt (39) ja (40), ISOCHHORE ja adiabaatiliste survesageduste koefitsientide vastu resistentsuse tingimused V\u003e 0, S\u003e 0. Kui tingimused c p\u003e 0, T\u003e 0 teostatakse, siis (41) järgib p\u003e S ja üldiselt võivad P ja S-s olla erinev märk.

Kasutatud allikate loetelu

1sorokein, V. S. Makroskoopiline pöördumatus ja entroopia. Termodünaamika tutvustus. / Vs Sorokin. - M.: FIZMATLIT, 2004. - 176 P.

2Mileeva, E.V. Füüsikaline ja kolloidi keemia: juhendaja / E.V. Mikheva, N.P. Pikula; Tumm politechnical University. - Tomsk: TPU, 2010. - 267 lk.

3de Groot, C. mitte-tasakaalu termodünaamika. / S. de Grot, P. Mazur. M.: Mir, 1964. - 456 lk.

4Kheemia ja keemiatehnoloogia / mõned tasakaalustabiilsuse tingimused [elektrooniline ressurss] // URL: http://www.chem21.info/page/104.html (vaatluskuupäev 04/18/2016).

Postitatud Allbest.ru.

...

Sarnased dokumendid

    Plaadi tasakaalu skeemi struktuuride termodünaamiline ja topoloogiline analüüs. Sõlme vektori väljalülmikud ja tasakaalu temperatuuri skalaarväli. Nende suhete võrrand. Mitteokaalsed etapi tasakaalu diagrammide vedeliku mustrid - auru.

    väitekiri, lisatud 04.01.2009

    Oodates rauaühendite afiinsust õhu hapnikule, millel on defineeritud reaktsiooni tasakaalu konstant. Decomed aine kokkupuutumise määramine kuumutamisel. Tasakaalu tasakaalustava konstantse CO + 0,5O2 \u003d CO2 arvutamine vastavalt standardile Gibbs'i energiale.

    test, lisatud 01.03.2008

    Keemilise tasakaalu omadused lahendustes ja homogeensetes süsteemides. Tasakaalu konstantsuse sõltuvuse analüüs reaktiivsete ainete temperatuuri ja olemuse kohta. Ammoniaagi sünteesiprotsessi kirjeldused. Faasi vee diagramm. Le Chateli põhimõtte uurimine.

    ettekanne, lisatud 11/23/2014

    Praegune teadustegevuse seisund aseotroopiga piirkonnas. Väljendatud tasakaalu skeemi struktuuride termodünaamiline ja topoloogiline analüüs. Uus lähenemisviis Kolmekomponendi biastotroopsete süsteemide diagrammide määratlusele. Matemaatika modelleerimine.

    lõputöö, lisatud 12/11/2013

    Keemilise tasakaalu omadused. Kiiruse sõltuvus keemiline reaktsioon Reaktiivsete ainete kontsentratsioonist, temperatuurist, reaktiivsete ainete pinna väärtustest. Reageerivate ainete ja temperatuuri kontsentratsiooni mõju tasakaalu seisundile.

    laboritöö, lisatud 10/08/2013

    Mangaani silitsiide saamine ja kasutamine. MN-SI-süsteemi keemilised ja faasi tasakaal. "Tavalise" lahenduste üldine teooria. Intermetallilise moodustumise termodünaamilised funktsioonid. Interpolatsiooni valem Lagrange. Meeles ja istima valemid.

    väitekiri, lisatud 03/13/2011

    Hinnangulised meetodid pH määramiseks. Soolade hüdrolüüsireaktsioonide võrrandite näited. Hüdrolüüsi konstantse ja aste arvutamise kontseptsioon ja valem. Equilater nebula (paremale, vasakule) hüdrolüüs. INI-lahustuvate ainete dissotsiatsioon ja selle protsessi tasakaalustabiilsus.

    loeng, lisatud 04/22/2013

    Reaktsiooni tasakaalu konstantse määratlus. Reaktsiooni aktiveerimise energia arvutamine. Lahuse osmootne rõhk. Galvaanilise elemendi skeem. Aine samaväärse molaarse kontsentratsiooni arvutamine. Keemilise reaktsiooni energia aktiveerimise määramine.

    uurimine, lisatud 02/25/2014

    Adsorptsiooni mõõtmise kontseptsioon ja osakud. Adsorptsiooni suuruse sõltuvus kontsentratsioonist, rõhul ja temperatuurist. Isoterm, isobar, isopic, isoster adsorptsioon. Pindaktiivsed ja pindaktiivsed ained. Adsorptsioonikasakaalu võrrandid.

    abstraktne, Lisatud 01/22/2009

    Kontseptsioon keemiline analüüs. Teoreetiline alus Kvantitatiivne keemiline analüüs. Keemiliste reaktsioonide nõuded. Aine samaväärse kontseptsioon ja olemus. Keemilise tasakaalu mõiste ja olemasolevate masside seaduste mõiste. Tasakaalureaktsioonide ja nende olemuse konstandid.

Kõik termodünaamilised süsteemid (TC) võib olla kas tasakaal või notekquilibrium riikides. Mehaanika tasakaalu üldine seisund on võrdõiguslikkuse nullsummad väikesed nihked, mis vastavad süsteemi linkidele. See tingimus vastab potentsiaalse energia äärmusele. Kui see on minimaalne, siis kulutatakse positiivset tööd tasakaalustava tarbimise ajal ( dℒ\u003e 0) ja tasakaaluriik on stabiilne. Termodünaamikas toimub potentsiaalse energia roll iseloomulike funktsioonide järgi.

Termodünaamilise tasakaalu tingimused erinevate TC-konjugatsioonide jaoks keskkonna Kahe parameetri fikseerimisega määratakse kindlaks iseloomulike funktsioonide käitumisega, mis võimaldab hinnata keemiliste reaktsioonide ja faasi üleminekute voolu suunda.

Lihtsaks ( dℒ\u003d 0), suletud TCSi kahe parameetri kinnitamisel:

Pöördumatute protsesside jaoks:

need. Pöördumatu, pistikuprotsesside protsessis lihtne, suletud TS voolu suunas vähendada vastava termodünaamilise potentsiaali. Tasakaalu seisundis saavutatakse vastava potentsiaali väärtus minimaalseks ja TC-i tasakaalu tingimused on kujul:

Kui tasakaaluhälbed kõrvalekalded tasakaalus mis tahes küljel, vastava termodünaamilise potentsiaali suureneb.

Kaaluge suletud TCSi tasakaalu, kus lisaks konjugatsioonitingimustele keskkonnale mõjutab ainult ühe mehaanilise olemuse jõudu. Siis näeb välja termodünaamika 1. ja 2. võrrandite kombineeritud väljendid:

ℒ, (35)

Mittemehaaniline töö ℒ in (35) esitatakse me vormis:

ℒ, J, (36)

kus AGA - termodünaamiline afiinsus, j / mool, x.- termodünaamilise protsessi tee, mooli.

Termodünaamiline afiinsus tutvustatakse suhtega:

J / MOL, (37)

kus - noncompenseerimata soojus, s.o. Töösumma, mis hajuvad (hajutatud) energia soojuse liikumise osakeste teede protsessi tee. Seega termodünaamiline afiinsus on energiatarbitud osakeste (töö) tellitud liikumise energia suurus, mis on hajutatud (dispergeeritud) sõiduki sees oleva protsessi tee pikkusele. Jaoks AGA\u003d 0 - Protsess on pöörduv, millal AGA\u003e 0 - Protsess on pöördumatu. Pärast ekspressiooni asendamist (36) ℒ Võrrandites (35) saame:

Sellel viisil, U \u003d U.(S, V, X), H \u003d H.(S, P, X), F \u003d F.(T, v, x), G \u003d G.(T, p, x) Ja kui esimese esimese parameetrite kindlaksmääramisel võrrandites (38), meil on:

Niisiis, Gibbsi potentsiaali väärtuste kinnitamisel T. ja riba Alates (38) on võrdne:


Järelikult määratakse termodünaamiline afiinsus läbi protsessi tee erasektori derivaatide iseloomulike funktsioonide kaudu.

Termodünaamilise afiinsuse näide on keemiline afiinsus. Sellisel juhul nimetatakse protsessi protsessi suurust keemilise reaktsiooni läbisõiduks.

Mis soov sõiduki riigi tasakaalu, potentsiaali Gibbs on pühendunud minimaalse oma väärtuse ( G t, p ®g t, p min) fikseeritud väärtuste juures T. ja riba mis saavutatakse tasakaalu väärtusega (termodünaamilise afiinsuse suurus AGA\u003d 0), nagu on näha joonisel:

Sõiduki tasakaalu olekut võib iseloomustada ka entroopia muutusega. Pöördumatute, noteibaatikute sees olevate puudeta, suletud TC muutus entropia ds \u003d ds sisse\u003e 0, s.t. Entropia kasvab ja jõuab maksimaalselt tasakaalu seisundi: ds.=0, S \u003d S max . Kui TS Swirls võrreldes tasakaalustava seisundiga, väheneb entroopia ja termodünaamiline potentsiaal suureneb.

Termodünaamilise süsteemi seisund, millesse ta spontaanselt tuleb läbi piisavalt suure aja jooksul isolatsiooni tingimustes, pärast mida süsteemi staatuse parameetreid ei muutu enam aja jooksul. Süsteemi ülemineku protsess tasakaalustamiseks, mida nimetatakse lõõgastumiseks. Termodünaamilise tasakaalu puhul lõpetatakse kõik pöördumatu protsessid süsteemis - soojusjuhtivus, difusioon, keemilised reaktsioonid jne. Süsteemi tasakaalustava oleku määrab selle väliste parameetrite väärtused (maht, elektriline või magnetvälipinge jne), samuti temperatuuri väärtus. Rangelt öeldes ei ole tasakaalustamissüsteemi seisundi parameetrid täiesti fikseeritud - mikrogides võivad nad kogeda oma keskmiste väärtuste (kõikumiste) lähedal väike võnkumisi. Süsteemi isolatsioon viiakse läbi üldises juhul, kasutades fikseeritud seinad, mis on aine suhtes ette nähtud. Juhul kui fikseeritud seinte isoleerimissüsteem on praktiliselt soojuse juhtivuse korral, tekib adiabaatiline isoleerimine, mille juures süsteemi energia jääb muutumatuks. Süsteemi ja väliskeskkonna vaheliste soojusjuhtimisega (diathermaatiliste) seintega, on loodud tasakaal, soojusvahetus on võimalik. Sellise süsteemi pikaajalise termilise kontaktiga väliskeskkonnaga, millel on väga suur soojusvõimsus (termostaat), on süsteemi temperatuur ja sööde joondatud ja termodünaamiline tasakaal tekib. Pool läbilaskvate seintega tekib termodünaamiline tasakaal juhul, kui söötme keemilised potentsiaalid ja süsteem on süsteemi ja väliskeskkonna vahelise metaboliseerimise tulemusena joondatud.

Üks termodünaamilise tasakaalu tingimusi on Mehaaniline tasakaal, milles süsteemi osade makroskoopiline liikumine ei ole võimatu, kuid tõlkeliikumine ja süsteemi pöörlemine tervikuna kehtivad. Väliste valdkondade puudumisel ja süsteemi pöörlemise puudumisel on selle mehaanilise tasakaalu seisund surve püsivust kogu süsteemis. Teine eeltingimus Termodünaamiline tasakaal on süsteemi mahu temperatuuri ja keemilise potentsiaali püsivus. Piisavad termodünaamilise tasakaalu piisavad tingimused termodünaamika teisest algusest (maksimaalse entropia põhimõtte); Need näiteks sisaldavad järgmist: suurendada survet mahu vähenemisega (konstantsel temperatuuril) ja soojusvõimsuse positiivset väärtust konstantsel rõhul. Üldisel juhul on süsteem termodünaamilise tasakaalu seisundis, kui termodünaamiline potentsiaal süsteemi vastab muutuja sõltumatute kogemuste tingimustes on minimaalne. Näiteks:



Isooleen (absoluutselt ei suheldes keskkonda) süsteemi - maksimaalne entroopia.

Suletud (vahetatakse termostaadiga ainult soojuse) süsteemiga - minimaalne vaba energia.

Fikseeritud temperatuuride ja rõhu süsteem - minimaalne Gibbs potentsiaal.

Fikseeritud entropia ja mahuga süsteem on sisemise energia minimaalne.

Fikseeritud entropia ja rõhuga süsteem - minimaalne entalpia.

13. Põhimõte Le Chateel - Brown

Kui säästva tasakaalu süsteemi mõjutab väljastpoolt, muutes ühegi tasakaalu tingimused (temperatuur, rõhk, kontsentratsioon), siis süsteemid, mis on suunatud välismõjude kompenseerimiseks, suurendatakse süsteemis.

Temperatuuri mõju Sõltub reaktsiooni termilise toime märk. Temperatuuri tõusuga nihkub keemilise tasakaalu suunas endotermilise reaktsiooni suunas, vähendades temperatuuri - exotermilise reaktsiooni suunas. Üldjuhul, kui temperatuurimuutused muutuvad, nihkub keemilise tasakaalu protsessi suunas, märkide märk muutustest entroopia, mis langeb kokku temperatuuri muutusega. Näiteks ammoniaagi sünteesireaktsioonis:

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q - Termiline toime standardtingimustes on +92 kJ / Mol, reaktsioonisegu on eksotermiline, seetõttu põhjustab temperatuuri suurenemine tasakaalus lähteainete suunas ja toote väljundi vähenemiseni.

Rõhk mõjutab oluliselt Gaasiliste ainete osalemisega reaktsioonide asendi kohta, millele lisanduvad mahu muutused, mis tulenevad allikatest pärinevate ainete koguse muutuste muutuste tõttu toodetele ülemineku ajal: rõhu suurenemise tõttu, tasakaalu suurenemine suund, kus gaaside koguarv väheneb ja vastupidi.

Ammoniaagi sünteesi reaktsioonis väheneb gaaside arv poole võrra: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 tähendab, et tasakaalu vähendatakse NH3 moodustumise suunas.

Reaktsioonisegu sissejuhatus või moodustumine inertsete gaaside reaktsiooni ajal kehtib kaNii rõhu vähenemine, kuna reageerimatainete osaline rõhk väheneb. Tuleb märkida, et antud juhul peetakse gaasi inertseks gaasiks, mis ei osale reaktsioonis. Gaasimismoole vähenemisega süsteemides ümberasid inertsed gaasid tasakaalu lähteainete suunas, seetõttu tootmisprotsessides, kus inertsed gaasid võivad tekkinud või koguneda või koguneda perioodilise puhastamise gaasi.

Kontsentratsiooni mõjutasakaalu oleku suhtes kehtivad järgmised reeglid:

Ühe algse aine kontsentratsiooni suurenemisega nihutatakse tasakaal reaktsioonisaaduste moodustumise suunas;

Ühe reaktsioonisaaduse kontsentratsiooni suurenemisega nihutatakse tasakaal lähteainete moodustumise suunas.

Isobaro-isotermilistes tingimustes voolava protsessi tasakaalustamise termodünaamiline seisund on võrdõiguslikkuse nullmuutused Gibbside energias (D R G.(T.) \u003d 0). Kui reaktsioon voolab agaA + N. B.B \u003d N. alatesC + N. D.Standardi Gibbsi energia Diaming on:

D. R G. 0 T.\u003d (N. C.D. F G. 0 C +.n. D.D. F G. 0 D.) - (n A.D. F G. 0 A +.n. B.D. F G. 0 B.).

See väljend vastab ideaalsele protsessile, milles reageerivate ainete kontsentratsioonid on reaktsiooni ajal võrdsed ühe ja muutumatuna. Tegelike protsesside käigus muutus reagentide kontsentratsioon: lähteainete kontsentratsioon väheneb ja reaktsioonisaadused suurenevad. Võttes arvesse Gibbsi energia kontsentratsiooni sõltuvust (vt keemilist potentsiaali), selle muutus reaktsiooni ajal on:

D. R G T.=–

– =

\u003d (N. C.D. F G. 0 C. + N. D.D. F G. 0 D.) - (n A.D. F G. 0 A. + N. B.D. F G. 0 B.) +

+ R × T.× (N. C.× ln. C C. + N. D.× ln. C D. - N. A.× ln. C A. - N. B.× ln. C B.)

D. R G T. \u003d D. R G. 0 T. + R × T.× ,

kus - mõõtmeteta kontsentratsioon i.-Gaine aine;

X I. - moled osa i.-Gaine aine;

p I. - osaline surve i.-Gaine aine; riba 0 \u003d 1,013 × 10 5 PA - standardrõhk;

i.- Molari kontsentratsioon i.-Gaine aine; alates 0 \u003d 1 mol / l - standardne kontsentratsioon.

Tasakaalu seisundis

D. R G. 0 T + r × t× = 0,

.

Väärtus Et 0 nimetatakse standard (termodünaamiline) reaktsiooni tasakaal konstant. See tähendab teatud temperatuuril T. Voolu ja pöördreaktsiooni tulemusena kehtestab süsteem tasakaalu teatud reageerivate ainete kontsentratsioonides - tasakaalu kontsentratsioonid (I.) R . Tasakaalu kontsentratsiooni väärtused määratakse tasakaalustava konstantse väärtusega, mis on temperatuuri funktsioon ja sõltub entalpiast (D R N. 0) ja entroopia (D R S. 0) Reaktsioonid:

D. R G. 0 T + R.× T.× ln. K. 0 = 0,

, ,

kuna D. R G. 0 T.\u003d D. R N. 0 T - T.D. R S. 0 T.,

.

Kui elevandi väärtus on teada (D R N. 0 T.) ja entroopia (D R S. 0 T.) või D. R G. 0 T. Reaktsioonid, saate arvutada väärtuse standardse tasakaalu konstantse.

Reaktsiooni tasakaalu konstant iseloomustab ideaalsed gaasisegud ja lahused. Intermolekulaarsed interaktsioonid reaalsetes gaasides ja lahendustes viivad võrdsete konstantide arvutatud väärtuste kõrvalekalle reaalsest. Selleks, et neid arvesse võtta gaasisegude osade osalise surve asemel, kasutatakse nende fugivity ja ainete kontsentratsiooni asemel lahustes nende aktiivsust (vt keemilist potentsiaali).

Tasakaal.

Tasakaalu kohaselt on suletud süsteemis reageerimata kontsentratsioonid kehtestatud. Kui üks termodünaamiliste tasakaaluparameetrite (temperatuuri, rõhk, interaktiivsete ainete arv) muutus süsteemis (temperatuur, rõhk, interaktiivsete ainete arv), siis läheb süsteem teise tasakaalu olekusse. Kui ülemineku tulemusena reaktsioonisaaduste tasakaalu kontsentratsioonid suurenevad, ütlevad nad tasakaalu tasakaalu suunas (paremal), kui lähteainete tasakaalu kontsentratsioonid suurenevad, siis see on tasakaalu nihke vastupidises suunas (vasakul).

On võimalik kindlaks määrata "tasakaalussuuna suunas" abiga võrrandite isobari ja isoterm reaktsiooni.

Isobari reaktsioon

Tuletatud ln. K. 0 konstantse rõhu juures temperatuuril on võrdne:

.

Seda võrrandit nimetatakse reaktsioon isobar. Praktikas saame ligikaudsete arvutuste puhul eeldada, et D R N. 0 T. D. R N. 0 298, siis

.

Kui tuntud reaktsiooni termilisest toime märk on tuntud, siis saab reaktsioonisegu temperatuuri muutuste korral määrata "tasakaalu nihke" suund ".

ISOBAR-võrrandi analüüs.

Oletame süsteemi sissetulekut

n. agaA + N. B.B↔ N. alatesC + N. D.D.

, .

Kuna temperatuur ja universaalne gaas püsikogus Positiivne, seejärel tuletisinstrumendi märk LN K. 0 (T.) määratakse kindlaks reaktsiooni termilise toime märk.

1. Exotermiline reaktsioon - D R N. 0 <0. Поскольку производная , то функция K.(T.) Kahanev, s.o, mis suureneb tasakaalu konstantse temperatuuri suurenemisega. Sellest tulenevalt nihkub tasakaal temperatuuri suurendamisega vastassuunas (tasakaalu konstantse langus nõuab arvu vähendamist ja seega suurendada nimetajat).

2. endotermiline reaktsioon - d R N. 0\u003e 0. Tuletisinstrument, seega funktsioon K.(T.) suurendamine, st tasakaalu suurendamisega tasakaalustabiilse konstantse temperatuuri tõusu. Samal ajal nihkub tasakaal edasi-tagasi suunas (tasakaalustavus tasakaalu konstant nõuab arvu suurenemist lugeja ja vähendada nimetaja).

Reaktsioon isoterm

Oletame süsteemi reaktsiooni n agaA + N. B.B ↔ N. alatesC + N. D.D. Kui süsteem ei ole tasakaaluriigis (D R G T.¹0), reageerivate ainete kontsentratsioon erineb tasakaalust. Sellisel juhul on Gibbsi reaktsiooni energia muutus:

D. R G T.\u003d D. R G. 0 T + R.× T.× ¹ 0, d R G T.\u003d D. R G. 0 T + R.× T.ln. K t ×¹0,

kus - väljend, mis on ehitatud tasakaalu konstantse konstantse tüüp, mis sisaldab reageerivate ainete kontsentratsioone, mis ei ole tasakaalus olekus. Need kontsentratsioonid esialgsel ajahetkel on meelevaldne ja reaktsiooni ajal tasakaalu väärtuste muutus.

Kuna D. R G. 0 T + R.× T.× ln. K. 0 \u003d 0 ® d R G. 0 T.= – R.× T.× ln. K. 0 ,

kus - tasakaal konstantne

D. R G T. = R.× T.(Ln. K T. - ln. K. 0).

Seda võrrandit nimetatakse isotermiline reaktsioon. Sellega on võimalik määrata keemilise reaktsiooni voolu suunda konstantsel temperatuuril sõltuvalt reagentide kontsentratsioonide suhtest.

Isotermi võrrandi analüüs.

1. Kui lähteainete (A, B) ja toodete (C, D) kontsentratsioonide suhe on selline K T.= K. 0, siis d R G T.= R.× T.(Ln. K t -ln. K. 0)=0. Süsteem on tasakaalus.

2. Kui A, B, C ja D reaktiivide esialgsete kontsentratsioonide suhe on selline K T.< K. 0, t. E. lähteainete kontsentratsioon A. ja B. Rohkem tasakaalu ja C ja D toodete kontsentratsioon on väiksem, siis d R G T.= R.× T.(Ln. K T. - ln. K. 0) <0. Реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении. При этом концентрации исходных веществ уменьшаются, а продуктов увеличиваются. Соответственно увеличивается величина K T.. Selle saavutamisel K. 0 süsteem jõuab tasakaalu olekuni (D R G T.=0).

3. Kui reaktiivide A, B, C ja D esialgsete kontsentratsioonide suhe on selline K T. > K. 0, siis Gibbsi energia muutus on suurem kui null. Reaktsioon jätkab spontaanselt vastupidises suunas, kuni tasakaalustava olek on saavutatud. Sellisel juhul vähenevad toodete kontsentratsioonid ja lähteained suurenevad tasakaalu väärtusteni.

Järeldused temperatuuri, rõhu ja reagentide temperatuuri muutuste mõju kohta keemilise tasakaalu nihele, mis on tehtud isotermi ja reaktsiooni isobari analüüsimisel, vastavad täielikult Le Chateli empiirilisele reegel Le Catelier.). Kui süsteemi, mis on tasakaalus olevas seisundis on välismõju, tekib tasakaalu tasakaal protsessi suunas, nõrgendades välise mõju mõju. See reegel võimaldab kindlaksmäärata tasakaalu suunda tasakaalu.