1часть ФХ

Флэш-карты для подготовки к экзамену по химической термодинамике.

Что такое система в химической термодинамике?

Любое тело (или группа тел), которые обмениваются энергией и веществом.

Что такое фаза?

Однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела.

Какие свойства называются интенсивными?

Свойства, численные значения которых не зависят от массы (давление, температура).

Какие свойства называются экстенсивными?

Свойства, численные значения которых зависят от массы (внутренняя энергия, энтальпия, объем).

Что такое равновесный процесс?

Процесс, протекающий бесконечно долго через непрерывный ряд равновесных состояний.

Что такое неравновесный процесс?

Процесс, при протекании которого система не находится в состоянии равновесия.

Что такое работа?

Упорядоченная форма передачи энергии.

Что такое теплота?

Неупорядоченная форма передачи энергии.

Что такое внутренняя энергия?

Совокупность всех видов энергии частиц (атомов, молекул, ионов) в системе.

Как формулируется математическое выражение первого закона термодинамики?

Q = ΔU + W

Как выглядит первый закон термодинамики для изобарного процесса?

𝛿𝑄 = 𝑑𝐻 = 𝑑𝑈 + 𝑝𝑑𝑉

Как выглядит первый закон термодинамики для изотермического процесса?

𝛿𝑄 = 𝑝𝑑𝑉

Как выглядит первый закон термодинамики для адиабатического процесса?

𝑑𝑈 = −𝑝𝑑𝑉, 𝛿𝑄 = 0

Что такое тепловой эффект химической реакции?

Количество теплоты, выделяемое или поглощаемое при определнных условиях (постоянное давление или объем, отсутствие других работ расширения, одинаковая температура исходных веществ и продуктов реакции).

Какова связь тепловых эффектов при постоянном давлении и постоянном объеме?

Qp - Qv = ΔН - ΔU = ΔnRT

Что утверждает закон Гесса?

Если химическая реакция протекает при постоянном объеме или давлении, то её тепловой эффект определяется начальным и конечным состояниями системы.

Что такое теплота образования?

Тепловой эффект реакции образования 1 моль данного соединения из простых веществ.

Что такое теплота сгорания?

Тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль данного вещества.

Что такое теплоемкость?

Отношение количества теплоты, сообщаемой системе, к изменению температуры.

Какие виды теплоемкости различают?

Различают среднюю и истинную теплоемкости, а также теплоемкости при постоянном давлении (Cp) и постоянном объеме (Cv).

Как выглядит уравнение Кирхгоффа в дифференциальной форме?

d∆rH = ∆rCp ∗ dT

Как выглядит уравнение Кирхгоффа в интегральной форме, использующее средние теплоемкости?

∆rHT 0 = ∆rH298 0 + ∆rC̅ p(T − 298)

Как формулируется второй закон термодинамики?

Невозможна периодически действующая тепловая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от теплового резервуара.

Математическое выражение второго закона термодинамики для равновесных и неравновесных процессов.

dS ≥ δQ / T

Что такое энтропия?

Термодинамическая функция состояния, характеризующая меру беспорядка системы.

Как энтропия связана с вероятностью состояния системы (формула Больцмана)?

S = K ∙ lnW

Как рассчитать изменение энтропии при фазовом переходе?

∆Sф.п. = ∆Hф.п. / Tф.п.

Как рассчитать изменение энтропии при нагревании или охлаждении системы при постоянном давлении?

∆Sp = Cp ∗ ln(T2/T1)

Как рассчитать изменение энтропии для идеального газа (если меняются V и T)?

∆S = Cv ∗ ln(T2/T1) + Rln(V2/V1)

Как рассчитать изменение энтропии в химической реакции?

∆rS298 0 = ∑(νiS298 0 )прод − ∑(νiS298 0 )исх

Что гласит третий закон термодинамики (Нернст)?

При приближении температуры к абсолютному нулю изменения энтропии для различных химических реакций стремятся к нулю.

Что гласит постулат Планка?

При абсолютном нуле энтропия вещества, находящегося в твердом кристаллическом состоянии с правильной решеткой, равна нулю.

Объединенное выражение I-го и II-го законов термодинамики.

ТdS ≥ dU + pdV + δW`

Формула для энергии Гельмгольца.

U – TS = A

Формула для энергии Гиббса.

H – TS = G

Что такое Энергия Гиббса?

Функция состояния системы, посредством которой или ее производных могут быть выражены в явной форме термодинамические свойства системы.

Что такое термодинамические потенциалы?

Функция состояния системы, убыль которых в обратимом процессе равно максимальной полезной работе при постоянстве определяемой пары термодинамических параметров.

Каковы критерии направленности и равновесия процессов через энергии Гиббса и Гельмгольца?

При самопроизвольном протекании процесса, энергии Гиббса и Гельмгольца в закрытой системе должны уменьшаться при постоянстве параметров и достигать минимального значения при достижении равновесияю

Как выглядит уравнение Гиббса-Гельмгольца для равновесного процесса?

𝛥𝑟𝐺 = 𝛥𝑟𝐻 − 𝑇𝛥𝑟𝑆

Что такое химический потенциал?

Частная производная от любого из термодинамических потенциалов по числу молей (п) данного компонента при постоянстве числа молей всех компонентов, кроме данного.

Условие равновесия в системе с переменным составом.

∑𝜇𝑖𝑑𝑛𝑖 =0

Условие для самопроизвольного протекания процесса в системе с переменным составом.

∑𝜇𝑖𝑑𝑛𝑖 <0

Какой критерий направленности процесса в изохорно-изотермических условиях?

В системе с фиксированными температурой и объёмом положение устойчивого равновесия соответствует точке минимума свободной энергии Гельмгольца.

Какой критерий направленности процесса в изобарно-изотермических условиях?

При постоянных температуре и давлении полезная работа, совершаемая системой, равна убыли энергии Гиббса.

Что такое химическое равновесие?

Состояние химической системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

Как выражается термодинамический закон действующих масс для стандартной константы равновесия К0?

𝐾0 = (𝑃𝐴3 𝜈3 ̃̅̅̅̅̅ 𝑃𝐴4 𝜈4 ̃̅̅̅̅̅)/(𝑃𝐴2 𝜈2 ̃̅̅̅̅̅ 𝑃𝐴1 𝜈1 ̃̅̅̅̅̅)

Что такое константа равновесия?

Безразмерная величина, численно равная отношению произведения относительных равновесных парциальных давлений продуктов в степенях стехиометрических коэффициентов к произведению относительных равновесных парциальных давлений исходных веществ в степенях стехиометрических коэффициентов.

Как выражается закон действующих масс через мольные доли?

𝐾𝑥 0 = (𝑥А3 𝜈3 ̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑥А4 𝜈4 ̅̅̅̅̅̅̅̅)/(𝑥А1 𝜈1 ̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑥А2 𝜈2 ̅̅̅̅̅̅̅̅)

Какие практические константы равновесия вы знаете?

Практические константы равновесия: КС, КР, КХ

Как выглядит уравнение изотермы Вант-Гоффа?

Δ𝑟𝐺0 = −𝑅𝑇 ln 𝐾0 + 𝑅𝑇 ln 𝛱𝑃𝑖 𝜈𝑖 ̃

Как выглядит уравнение изобары химической реакции Вант-Гоффа?

𝑑 ln𝐾0 / 𝑑𝑇 = △𝑟𝐻𝑇 0 / 𝑅𝑇2

Приближенное интегрирование уравнения изобары.

ln𝐾0 = − (𝛥𝑟𝐻ср 0 / 𝑅) * (1 / 𝑇) + const

Как выглядит закон действующих масс для константы равновесия в гетерогенных реакциях?

𝐾0 = 𝑝̃3 𝜗3 /𝑝̃ 1 𝜗1

Что говорит принцип Ле-Шателье?

Если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, оказать влияние извне, изменив какое-либо из условий, определяющих состояние равновесия, то в системе усилится то из направлений процесса, протекание которого ослабляет влияние оказанного воздействия.

Как выглядит уравнение Планка?

(𝜕𝑙𝑛𝐾𝑥̅ / 𝜕𝑝̃ )𝑇 = − ∆𝜗 /𝑝̃общ

Как выглядит уравнение Темкина-Шварцмана?

С учетом того, что ∆𝑟𝐶𝑝 0 = ∆𝑟𝑎 + ∆𝑟𝑏𝑇 + ∆𝑟𝑐𝑇2 + ∆𝑟𝑐′𝑇−2 Получаем 𝛥𝑟𝐺𝑇 0 = 𝛥𝑟𝐻298 0 − 𝑇𝛥𝑟𝑆298 0 − 𝑇(∆𝑟𝑎 × 𝑀0 + ∆𝑟𝑏 × 𝑀1 + ∆𝑟𝑐 × 𝑀2 + ∆𝑟𝑐′ × 𝑀−2)

Что такое приведенная энергия Гиббса?

Ф°Т = − (𝐺°𝑇−𝐻°0) / 𝑇

Как рассчитать состав равновесной газовой смеси на основании закона действующих масс?

К° = (𝑛°3+𝜈3𝜉)𝜈3∗(𝑛°4+𝜈4𝜉)𝜈4∗𝑝̃общ ∆𝜈 / ((𝑛°1−𝜈1𝜉)𝜈1∗(𝑛°2−𝜈2𝜉)𝜈2∗(∑ 𝑛°𝑖 +∆𝜈𝜉+𝑁)∆𝜈)