Термодинамика негіздері

Әл-Фараби атындағы Қазақ  Ұлттық Университеті

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: “Термодинамика негіздері”

 

 

Орындаған:____________

Тексерген:_____________

 

 

 

 

 

 

Алмаы 2009

Химиялық реакцияларда өтетін энергиялық өзгерістерді, энергия мөлшерінің әрекеттесуші заттардың құрамы мен құрылымына тәуелділігін зерттейтін химияның тарауы термохимия деп аталады. Термохимияның ізі әртүрлі  процестердің энергетикалық өзгертулерін зерттейтін теориялық химияның басты саласы – термодинамикаға кіреді.

Термодинамика – энергияның бір түрінен екінші түріне айналуын зерттейтін ғылым.

Химияда термодинамиканың заңдарын қолдану арқылы әртүрлі процестердің жүру мүмкіншіліктерін шешуге, әрекеттесуші заттардың өзгеру дәрежесін анықтауға және олардың энергетикасын бағалауға болады.

Термодинамика энергияның түрлерінің өзара ауысуын зерттейді және макрожүйедегі барлық мүмкін болатын физикалық және химиялық процестердегі өзгерістердің заңдарын қарастырады. Термодинамика жеке ғылым ретінде XIX ғасырда пайда болды. Термодинамика жалпы, техникалық және химиялық термодинамикалар болып бөлінеді.

Жалпы термодинамика – энергия өзгерістерінің жалпы заңдарын зерттейді.

Техникалық термодинамика – әртүрлі машиналарда өтетін жылу және механикалық жұмыстың өзара өзгерісін зерттейді.

Химиялық термодинамика (ХТД) – макрожүйелердегі химиялық, физикалық және физика-химиялық процестердегі энергия түрлерінің өзгеруін зерттейді, химиялық және фазалық тепе-теңдік заңдарын қарастырады, әртүрлі жағдайлардағы процестердің жылу балансын зерттейді.

Химиялық термодинамика – балқу,булану және тағы басқа фазалық өзгерулердің химиялық тепе-теңдігін зерттеумен айналысады. Ол химиялық реакциялардың жүруіне қолайлы жағдайларды жасауға мүмкіндік береді.

Термодинамика өнімнің шығымын арттыруға әкелетін жағдайларды алдын-ала есептеуге жағдай жасайды.  Сонымен қатар, ХТД-ның көмегімен алдын-ала химиялық реакциялардың жүретіндігін немесе жүрмейтіндігін болжауға болады және белгілі атомдардан тұратын берілген макрожүйенің тұрақтылық жағдайлары қандай екенін айтуға болады.

Химиялық термодинамиканың негізін қалаған американ физигі Гиббс (1899-1903 ж).

Химиялық термодинамиканың негізгі түсініктері. ХТД-ның негізгі зерттейтін жүйесі, кеңістікте белгілі көлемді алып жататын және қоршаған ортадан ойша немесе іс жүзінде оқшауланған зат немесе заттар жиынтығы.

Жүйе – кеңістіктен және қоршаған ортадан жекелей алынған бөлігі.

Сыртқы орта – жүйенің айналасындағы заттар.

Ашық жүйе деп, жүйе мен сыртқы орта арасында зат пен энергия алмасуын айтады, мысалы, сұйық және оның буы. Жабық жүйе деп, жүйе мен сыртқы орта арасындағы энергия алмасуы болып, заттар алмасуы болмайтын жағдайды айтады, мысалы, жабық ыдыстағы қатты немесе сұйық заттар.

Жекелеген жүйеде сыртқы ортамен энергия да, зат алмасу да болмайды, мысалы, дәнекерленген ампула.

Бірдей физикалық және химиялық қасиеті бар және беттік қабат арқылы шектелген жүйелер жиынтығын фазалар деп атайды.

Фазалар санына байланысты жүйелерді гамогенді және гетерогенді жүйелер деп екіге бөлінеді.

Гамогенді жүйелер – беттік қабаты жоқ зат немесе заттар жиынтығы.

Гетерогенді жүйелер – беттік қабатпен бөлінген заттардың жиынтығы.

Жүйенің жағдайын анықтайтын айнымалы шамалар олардың параметрлері деп аталады. Олардың ішінде химияда жиі қолданылатын жүйенің құрамы, қысымы, температурасы, көлемі бар.

Жүйенің қасиеті және онда болып жатқан өзгерістерді жүйенің функциясы арқылы сипаттайды. Оларға ішкі энергия, энтальпия, Гиббстің энергиясы және Гельмгольцтің энергиясы кіреді.

Термодинамикалық процесс – кем дегенде бір параметрі өзгеріп жүретін жүйе күйінің туындысы. Термодинамикалық процестер қайтымды және қайтымсыз болады.

Қайтымды темодинамикалық процестер – жүйенің өзінде және қоршаған ортада ешқандай өзгеріссіз бастапқы жағдайға келетін процестер:

A + B      C + D

Қайтымсыз процестер – бастапқы заттардың толық жойылуы негізінде жүйені жаңа жағдайға айналдыратын процестер.