Второй закон термодинамики - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Второй закон термодинамики. Доклад-сообщение содержит 30 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ХИМИИ Лекция 3. Второй закон термодинамики Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Второй закон термодинамики. Энтропия как критерий самопроизвольности процесса в изолированной системе. Энергия Гиббса и Гельмгольца как критерий самопроизвольности в закрытых и открытых системах. Критерии направленности процессов в системах переменного состава. Химический потенциал. Лектор: доцент кафедры химии Григорьева Марина Викторовна

Слайд 2

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики Процессы подразделяются на самопроизвольные и не самопроизвольные. Самопроизвольные процессы - процессы протекающие без сообщения энергии системе извне. Они протекают до установления равновесия в термодинамической системе. К ним относят переход теплоты от горячего тела к холодному, расширение газа при подвижных границах раздела система -среда, реакции протекающие с выпадением осадка, реакции протекающие с выделением газа и т.д. За счет самопроизвольных процессов может быть совершена работа: например, за счет разности давлений можно получить механическую работу; за счет разности температур может работать тепловой двигатель или термопара.

Слайд 3

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики

Слайд 4

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики Несамопроизвольные процессы - процессы протекающие при сообщении системе энергии извне. В результате таких процессов система удаляется от состояния равновесия. Примерами таких процессов служит подъем тела в гору («сизифов труд»), переход теплоты от более холодного тела к более нагретому (в холодильных машинах), разложение воды на водород и кислород , разложение перманганата калия, возгонка нафталина и т.д.

Слайд 5

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики

Слайд 6

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики Первый закон термодинамики не дает ответа на вопрос «Что является критерием самопроизвольности процесса?» Данные критерии определяются 2-м законом термодинамики. 2-й закон термодинамики как и 1-й, является постулатом. Его справедливость подтверждается опытами. Основоположниками закона являются С. Карно, Р.Клаузис, У.Томсон, Дж. Максвелл и др. Сначала закон был сформулирован как основной закон действия тепловых машин, затем его границы расширились до объяснения физико-химических процессов.

Слайд 7

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики Предложено много разнообразных качественных формулировок 2-го начала термодинамики: теплота не может переходить сама собой от менее нагретого тела к более нагретому. (Р. Клаузиус, 1850) невозможно превратить в механическую работу теплоту какого-либо тела, не произведя никакого другого действия, кроме охлаждения этого тела (Кельвин, 1854) невозможен вечный двигатель второго рода, т.е. невозможно полное превращение теплоты в работу (В. Освальд, 1888).

Слайд 8

Описание слайда:

1. Самопроизв. и несамопроизв. процессы. 2-й з-н термодинамики Количественно второй закон термодинамики можно сформулировать так: существуют некие функции состояния системы - термодинамические потенциалы, по значению изменения которых можно определить возможность, направление и предел протекания самопроизвольного процесса.

Слайд 9

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Термодинамическими потенциалами являются различные функции состояния в зависимости от вида термодинамической системы: для изолированной системы (при U=const, V= const) критерием самопроизвольности процесса является энтропия (S). Процесс протекает самопроизвольно, если ΔS> 0, будет протекать не самопроизвольно, если ΔS< 0, в момент равновесия ΔS = 0. В неизолированной системе энтропия может уменьшаться но при этом должен происходить рост энтропии в окружающей среде.

Слайд 10

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме для закрытой системы (при T=const, V= const) критерием самопроизвольности процесса является энергия Гельмгольца (F). ΔF=0 - равновесие; ΔF< 0 - самопроизвольный процесс; ΔF>0 – не самопроизвольный процесс. для открытой системы (при T=const, р= const) критерием самопроизвольности процесса является энергия Гиббса (G). ΔG=0 - равновесие; ΔG< 0 - самопроизвольный процесс; ΔG >0 - не самопроизвольный процесс.

Слайд 11

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме

Слайд 12

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроизвольности процесса в изолированной системе Термодинамическое определение энтропии введено Р. Клаузиусом в 1865г . На основе изучения процессов превращения теплоты в работу, происходящих в тепловой машине (нагреватель - рабочее тело - холодильник), он вывел, что существует некоторое экстенсивное свойство системы S, называемое энтропией, которое может служить мерой рассеивания энергии при переходе теплоты в работу.

Слайд 13

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Приращение энтропии в равновесном процессе равно приведенной теплоте – отношению элементарного количества теплоты к температуре. Энтропия является функцией состояния системы, следовательно изменение энтропии зависит от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути процесса: ΔS = S2-S1

Слайд 14

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Статистическое определение энтропии в 1896 г дает Л. Больцман. В связи с тем, что теплота, связана с идеей хаотического движения молекул, следовательно можно определить физический смысл энтропии на основе представлений молекулярной статистики.

Слайд 15

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Макросостояние системы характеризуется определенными термодинамическими параметрами , в т.ч. и энтропией. Микросостояние системы определяется энергией и положением каждой частицы. Макросостояние системы может существовать при различном расположении и разной энергии частиц определяющих микросостояние. Число микросостояний, которое соответствует данному макросостоянию вещества, называется термодинамической вероятностью W. Например, для системы состоящей из 10 частиц W=12600.

Слайд 16

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Больцман установил взаимосвязь энтропии с термодинамической вероятностью: S= КБ In W ,где КБ - постоянная Больцмана (КБ = R/NA= 1,38 ·10-23 Дж/ моль), Энтропия - мера наиболее вероятностного состояния системы, а следовательно и мера беспорядка (хаотичности) системы.

Слайд 17

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме При абсолютном нуле прекращаются колебательные движения частиц, образующих кристаллическую решетку. Такое микросостояние достигается лишь при одном варианте расположения микрочастиц (W) и в соответствии с формулой Больцмана: S = КБ In 1 = 0 Эта закономерность известна как третий закон термодинамики (постулат Планка): при абсолютном нуле энтропия чистого вещества равна нулю.

Слайд 18

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Расчет абсолютного значения энтропии Для многих практических целей, особенно для расчета химических равновесий, надо знать стандартные энтропии веществ S°. Для их вычисления используют табличные данные теплоемкости, определенные при возможно низких температурах и теплоты фазовых переходов. Значение теплоемкости вблизи абсолютного нуля находят путём экстраполяции. Если в интервале температур от 0 до Т вещество претерпевает ф.п., то они должны быть учтены.

Слайд 19

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Где S0ид - поправка на неидеальность газа (пара) при данной температуре. Расчет энтропии осуществляется графически: каждый интеграл равен соответствующей площади.

Слайд 20

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме

Слайд 21

Описание слайда:

2. Энтропия как критерий самопроиз-ти процесса в изолир. с-ме Сложив сумму этих интегральных членов с изменениями энтропии при всех фазовых переходах в исследуемом интервале температур (от О К до Т К) и с поправкой на неидеальность, находят значение абсолютной энтропии данного вещества при температуре Т.

Слайд 22

Описание слайда:

3. Энергия Гиббса и Гельмгольца При Т,р =const (изохорно-изотермические условия) критерием самопроизвольности является изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса) G = Н - TS (ΔG = ΔН -TΔS). При ΔG=0 -равновесие; ΔG0 – не самопроизвольный процесс. Знак и величина ΔG определяется энтальпий-ным ΔН и энтропийным факторами TΔS. Возможные случаи зависимости энтальпийного и энтропийного фактора:

Слайд 23

Описание слайда:

3. Энергия Гиббса и Гельмгольца

Слайд 24

Описание слайда:

3. Энергия Гиббса и Гельмгольца

Слайд 25

Описание слайда:

3. Энергия Гиббса и Гельмгольца При T,V = const, критерием самопроизвольности является изохорно-изотермический потенциал (энергия Гельмгольца) F = U -TS (ΔF = ΔU -TΔS).

Слайд 26

Описание слайда:

3. Энергия Гиббса и Гельмгольца Характеристические функции - функции, частные производные которых по какому-либо из параметров (естественной переменной) равны другому параметру. Энергия Гиббса относится к характеристическим функциям.

Слайд 27

Описание слайда:

4. Химический потенциал Химический потенциал μ – термодинамическая функция состояния, определяющая изменение термодинамических потенциалов при изменении числа частиц в системе и необходимая для описания свойств открытых систем (с переменным числом частиц).

Слайд 28

Описание слайда:

4. Химический потенциал Наиболее просто химический потенциал связан с термодинамическим потенциалом G: G=∑μi Ni . Для однокомпонентной системы μ = G/N, т. е. представляет собой энергию Гиббса, отнесённую к одной частице.