16: Термодинаміка
- Page ID
- 22379
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Серед безлічі можливостей хімії є її здатність прогнозувати, чи відбудеться процес в заданих умовах. Термодинаміка, вивчення взаємозв'язків між енергією і роботою, пов'язаною з хімічними і фізичними процесами, забезпечує цю прогностичну здатність. Попередні глави цього тексту описували різні застосування термохімії, важливий аспект термодинаміки, пов'язаний з тепловим потоком, що супроводжує хімічні реакції та фазові переходи. У цій главі будуть введені додаткові термодинамічні поняття, в тому числі ті, які дозволяють прогнозувати будь-які хімічні або фізичні зміни за заданого набору умов.
- 16.1: Спонтанність
- Хімічні і фізичні процеси мають природну тенденцію протікати в одному напрямку при певних умовах. Спонтанний процес відбувається без необхідності постійного надходження енергії з якогось зовнішнього джерела, тоді як неспонтанний процес вимагає такого. Системи, що проходять спонтанний процес, можуть або не можуть відчувати посилення або втрату енергії, але вони відчують зміну способу розподілу матерії та/або енергії всередині системи.
- 16.3: Другий і третій закони термодинаміки
- Другий закон термодинаміки стану спонтанних процесів збільшує ентропію Всесвіту. Якщо процес зменшить ентропію Всесвіту, то процес є неспонтанним, і якщо ніяких змін не відбувається, система знаходиться в рівновазі. Третій закон термодинаміки встановлює нуль для ентропії при 0 Дж/Кельвіна для ідеального чистого кристалічного твердого речовини при 0 К тільки з одним можливим мікростаном.
- 16.4: Енергія Гіббса
- Вільна енергія Гіббса (G) - це функція стану, визначена лише стосовно системних величин і може бути використана для прогнозування спонтанності процесу. Від'ємне значення ΔG вказує на те, що реакція буде протікати в прямому напрямку, щоб досягти рівноваги; позитивний ΔG вказує на те, що реакція буде протікати в зворотному напрямку, щоб досягти рівноваги; а ΔG нуля вказує на те, що система знаходиться в рівновазі. Можливий ряд підходів до обчислення змін вільної енергії.
- 16.E: Термодинаміка (вправи)
- Це домашні вправи для супроводу TextMap, створеного для «Хімії» OpenStax.