Kalorimetriya

JAVOBLAR

1. 
   Termodinamika juda ko‘p zarrachalardan iborat bo‘lgan sistemalarni o‘rganadi. Alohida molekulalar, atomlar yoki elementar zarrachalarga nisbatan termodinamikani qo‘llab bo‘lmaydi. Agar sistemaning tashqi muhit bilan hech qanday o‘zaro ta’sirlanishi bo‘lmasa, bunday sistema izolyasiyalangan (tashqi muhitdan ajratilgan) deyiladi. Agar chegaradan modda almashinishi kuzatilsa, unda sistema ochiq bo‘ladi, aks holda, ya’ni hech qanday modda chegara orqali o‘tmasa, unda yopiq sistema deyiladi. Izolyasiyalangan sistemadan farqli ravishda yopiq sistema tashqi muhit bilan energiya almashishi mumkin.
   

2.. C=Q/T₂-T₁ bunda T₂ va T₁ ma’lum haroratlar boʻlsa, harorat ortishi bilan
reaksiyaning issiqlik effekti kamayadi, ya’ ni issiqlik sigʻimi noldan kichik va harorat
ortishi bilan kasr maxraji ortadi, Q ning qiymati esa kamayadi. ( absolut qiymati ortadi)


3.Izolyasiyalangan sistema boʻlgani uchun Q= ∆U + W = 0.
∆U = - W boʻladi, ichki energiya va entalpiya oʻzgarmaydi


.


5. Termodinamikaning I qonuniga binoan Q= ∆U+W issiqlik toʻliq differensial emas.
Gess qonuniga binoan reaksiyaning issiqlik effekti boshlangʻich va oxirgi
moddalarning holati va tarkibga bogʻliq boʻlib, reaksiya olib boriladigan yoʻlga bogʻliq emas. Izobarik va izoxorik jarayonlardareaksiyaningissiqligireaksiyaning
issiqlikeffektideyiladi. Reaksiyaning issiqligi v=const. Va p= const. Boʻyicha
integrallasak Q toʻliq differensialga aylanadi va holat funksiyasigaaylanadi, holat
funksiyasi xossasiga binoan reaksiyaning boorish yoʻliga bogʻliq boʻlmay qoladi. Gess
qonuni Termodinamikaning 1-qonunining matematik mahsulidir


7. Individual moddaning ichki energiyasi yoki entalpiyasi haroratdan qanday
bog‘langan? Ushbu bog‘lanishlarning matematik ifodasini yozing.


V=const da:
dQv = dU = nCv dT
р=const da:
dQp = dH = nCp dT deb yozishmumkin.


8. Ideal gaz uchun Cp vaCv orasidagi bog‘lanish qanday?
ideal gaz uchun

Сp-Сv=R=8,314 J/(mol*K)
9. Qisqacha qilib aytganda, bu koeffisientlar ideallikdan cheklanishni koʻrsatadi.Termik koeffitsientlar bu xususiy hosilalar bo’lib, fazalarning ma’lum muhim xossalari bilan holat tenglamalarini bog’laydigan koeffitsientlar hisoblanadi. Masalan, termik kengayish koeffitsienti, gazning elastiklik koeffitsienti, izotermik siqilish koeffitsientlari. Ular o’z navbatida holat tenglamasini fazalarning muhim xossalarini birlashtirib beradi. Holat tenglamalari bu masalan, fazaning xossasini oddiy tenglamalar bilan birlashtiruvchi tenglamalaridir.

10. Kalorik koeffitsientlar sistema holatini aniqlab beradi, termodinamika 1-qonuni tenglamalari ko’rinishidan boshqacharoq ko’rinishda ifodalash uchun foydalaniladi.

11. Ideal gaz P=const ya’ni bosim o’zgarmas bo’lganda maksimal ish bajaradi.

Bunda:

W_P =pV=nR(T₂-T₁)

Q_P =nC_P(T₂-T₁)=H

U=nC_V(T₂-T₁)

12. Puasson tenglamasi 2-tartibli , xususiy hosilali differensial tenglama hisoblanadi.

13. Kirxgoff qonuni. Jarayon issiqlik efektining haroratga qarab o’zgarishini ko’rsatad. Unga ko’ra biror jarayon issiqlik effektining termik termik koeffitsienti sistema umumiy issiqlik sig’imining o’zgarishiga teng.

H_T=(del)H₂₉₈+

U_T=(del)U₂₉₈+

Standart sharoitdagi ma’lumotlar asosida turli haroratlardagi issiqlik effektlarini topish imkonini beradi.

Gess qonuni. Kimyoviy reaksiyalarning issiqlik effekti dastlabki va oxirgi moddalar holati va tarkibiga bog’liq bo’lib, olib borilgan yo’lga bog’liq emas.

Gess qonunining quyidagi ta’rifi ham bor:har qanday yopiq jarayon uchun izoxorik yoki izobarik jarayonlarda chiqarilgan yoki yutilgan issiqlikning algebraik yig’indisi har doim nolga tengdir.

Gess qonunining 5 ta xulosasi:

• 
  Kimyoviy birikmaning parchalanish issiqligi effekti H₂₁ uning hosil bo’lish issiqlik effekti H₁₂ ga teng bo’lib, ishoralari qarama-qarshi ko’rinishda.
  
• 
  Ikkita reaksiya borayotgan bo’lsa, ular har xil oxirgi holatlarga borsa, bu ikki reakksiya issiqlik effektlarining ayirmasi 1-oxirgi holatdan 2-siga o’tish issiqlik effektiga teng.
  
• 
  Har hil boshlang’ich holatga ega bo’lgan ikki reaksiya issiqlik effektlarining ayirmasi bir boshlang’ich holatdan ikkinchisiga o’tish issiqlik effektiga teng.
  
• 
  Kimyoviy reaksiyalarning issiqlik effekti mahsulotlar hosil bo’lish issiqliklairning yig’indisi bilan boshlang’ich moddalar hosil bo’lish issiqliklari yig’indisi orasidagi ayirmaga teng.
  
• 
  Har qanday reaksiyaning issiqlik effekti boshlang’ich moddalar yoninsh issiqliklari yig’indisi bilan mahsulotlar yonish issiqliklari yig’indisining ayirmasiga teng.
  

16. Nolga intiladi. Bunga ideal tartiblangan molekulyar strukturaga toza modda to'g'ri tuzilgan kristallining absolyut nol haroratdagi namunasi misol bo'la oladi. Biz bilamizki, bunday kristallda atomlar (yoki molekulalar) kristall panjaraning tugunlarida joylashadi va ular atrofida “nolinchi energiya”da bir xil tebranma harakatlar qiladi. Plank bo'yicha (termodinamikaning uchinchi qonuni) bunday kristallning entropiyasi nolga tengligini o’rganganmiz.
17. Reaksiya yopiq avtoklavda o‘zgarmas haroratda borayotgan bo‘lsa, reaksiya yo‘nalishining mezoni sifatida qanday termodinamik potensialni tanlash kerak? Jarayonning o‘z-o‘zidan borishining sharti qanday bo‘ladi (ushbu potensial orqali ifodalanganda)?

18. Erkin energiya. Har qanday sistema umumiy energiyasining o’zgarmas haroratda foydali foydali ishga aylana oladigan qismi erkin energiya (F)hisoblanadi. O’z-o’zicha boradigan jarayonlarda energiya yuqori erkin energiya deyiladi. O’z-o’zicha boradigan jarayonlarda energiya yuqori potensialli holatga o’tganligi sababli bunday jarayonlarda erkin energiyaning o’zgarishi manfiy qiymatga ega bo’ladi.

F<0

Xulosa. Sistemaning erkin energiyasi berilgan sharoitda minimal qiymatga ega bo’lgandagina sistema barqaror muvozanat holatida turishi mumkin. Demak, erkin energiya kamayadi.

21. Holat funksiya hisoblanuvchi entropiyadan xarakteristik funktsiya sifatida foydalanish noqulay, chunki S=f (V,U) bo'lgani uchun, ichki energiyani bevosita aniqlash imkoniyati yo'q. Shuning uchun

xarakteristik funktsiya sifatida ko'pincha Gibbs va Gelmgols energiyalaridan foydalaniladi,

chunki ular aniqlash oson bo'lgan tabiiy V, p, T kattaliklarning funktsiyalaridir.

G=f(p, T) va F=f(V, T) funktsiyalarining to'liq differentsiali quyidagicha bo’ladi:

(1)

(2)

22. Termodinamikaning 3-qonuni. Nernstning issiqlik qonuni termodinamikaning 3-qonuni deb ham ataladi. Kondensirlangan sistemalarda sodir bo’ladigan reaksiyalar uchun absolut nolga yaqin haroratda G ning qiymati H ga yaqinlashadi. G=f(T) va H=f(T) egrilari umumiy gorizontal urinmaga ega bo’ladi.

23. Nernst xulosalari Plank tomonidan rivojlantirilgan. Plank bo’yicha faqat S emas, balki har qandaay moddaning kondensatsiyalangan holatdagi entropiyasi T=0 da nolga teng.

T=0 da S₀=0 lim |S|  0

24. Termodinamik potensiallar:

G=f(P,T) F=f(V,T) H=f(P,S) U=f(V,S) S=f(P,H) S=f(V,U)

Ayirmasi maksimal foydali ishga teng bo’lgan holat funksiyasiga temodinamik potensiallar deyiladi.

25. Termodinamikaning 1-qonuni jarayon yo’nalishini, borish chegaralarini tushuntirib bera omadi. Bu termodinamikaning 2-qonunini keltirib chiqarishga imkon berdi. Bu qonun sistemada ayni harorat, konsentratsiya va bosimda qaysi jarayon o’z-o’zidan bora olishini, sistema qancha ish bajaradi, ma’lum bir sharoitda sistema muvozanat holati qandayligini ko’rsatadi. Termodinamikaning 2-qonuni statistic tabiatga ega. Uni ko’p sonly zarrachalardan iborat sistemalarga qo’llash mumkin.

Ostvalt ta’rifi termodinamika 2-qonunining umumiy ta’rifi hisoblanadi:sistema hech qanday o’zgarishsiz , faqatgina issiqlik rezervuarining issiqligi hisobiga davriy ravishda islaydigan mashina (2-tur abadiy dvigatel) ni yaratib bo’lmaydi.

Izotermik siklning ishi nolga teng, aks holda bu jism issiqligini ishga aylantirish, yani 2-tur abadiy dvigatelni qurish mumkin bo’lib qoladi.

Birinchi qonunga bo’ysungan va U=Q-W ga rioya qiladigan barcha jarayonlar amalda bormaydi. Bu esa sistemada qandaydir noma’lum funksiya borligini ko’rsatadi. bu funksiyani Klauzius entropiya S deb atagan.

26. Termodinamikaning asosiy qonunlarini tushuntirish va talqin qilishni ta’milanlaydigan umumiy belgilariga qarab termodinamik parametrlar sinflarga ajratilgan. Son qiymati jihatidan doimiy kimyoviy sistemaning massasiga proportsional bo’lgan termodinamik parametrlar ekstensiv parametrlar deyiladi. Ularga hajm (V), massa (m), energiya (U), entropiya (S) va yana shu kabilar misol bo’ladi. Son qiymati jihatidan sistemaning massasiga bog’liq bo’lmagan parametrlar intensive parametrlar deyiladi. Bunga harorat (T), bosim (P), elektr zaryadining miqdorlari kiradi.

29. Ichki energiyaning i-komponentning mollar soni bo’yicha boshqa koordinatalarining doimiyligidagi xususiy hosilasini Gibbs kimyoviy potensial µ deb atagan.

Kimyoviy potensial modda tashilishi hodisasida umumlashgan kuch. Bunday tashib o’tish fazaviy o’tishlar va kimyoviy reaksiyalarda sodir bo’ladi.

µ_i – i-komponentning kimyoviy potensiali kimyoviy potensial juda ham muhim termodinamik funksiyadir. U turli termodinamik sistemalardagi muvozanatni o’rnatish uchun kiritilgan.

30. Bug’ kondensatlanish xususiyatiga ega, gaz ega emas. Bug’ni kondensatlab suyuq holatga o’tkazish mumkin, gazni esa suyuq holatga o’tkazish uchun uni siqish kerak bo’ladi.

Kritik harorat bu uchlamchi nuqtadagi haroratdir. Masalan, bir komponentli sistemadagi 3 ta fazaning bitta nuqtada bo’lish haroratiga kritik harorat deyiladi.

31. Izobarik va izoxorik jarayonlardagi reaksiya issiqligi reaksiyaning issiqlik effekti deyiladi (bu jarayonlarda faqa tfaqat issiqlik ishi bajarilishi mumkin). Ekzotermik reaksiya issiqlik chiqishi bilan boradi va manfiy bo’ladi. Endotermik reaksiya esa issiqlik yutilishi bilan boradi, bu musbat deyiladi.

H=U+pV bundan p=const deb qarasak,

H=U+pV bunda W=nRT bo’ladi.

H=U+nRT

Bunda entaliyaning o’zgarishi ichki energiyaning o’zgarishiga va qandaydir ish bajarishga teng bo’ladi.

Agarda reaksiya kondensirlangan fazada, ya’ni suyuq va qattiq fazalarda boradigan bo’lsa, H va U lar orasidagi farqni hisobga olmasa ham bo’ladi, sababi hajm o’zgarishi deyarli kuzatilmaydi.

32. Biror modda hosil bo’layotga ma’lum miqdorda issiqlik ketadi, o’sha moddani yoqganda esa yana xuddi shuncha issiqlik ajralib chiqadi. Bu jarayonga moddaning hosil bo’lish issiqligi deyiladi.

33.Reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasining reaksiya tezligiga ta’siri “Massalar ta’siri qonuni” orqali ifodalanadi.

Uning ta’rifi: Reaksiyaning tezligi reaktsiyaga kirishayotgan moddalar kontsentratsiyalarining ko'paytmasiga proportsionaldir. Masalan, quyidagi reaksiyani oladigan bo’lsak,

Massalar ta’siri qonuniga muvofiq reaksiyada to'g'ri reaktsiyaning tezligi

bu yerda k₁ -to'g'ri reaktsiyaning tezlik konstantasi; Tezlik konstantasining ma’nosi: reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyalari 1 mol/l dan bo’lgandagi tezlikni ifodalaydi. С_A=С_В=1 bo'lganda . Tezlik konstantasining qiymati reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga, haroratga va katalizator ishtirok etishiga bog'liq, lekin moddalarning konsentratsiyasiga bog'liq emas. Teskari reaktsiyaning tezligi bu yerda k₂-teskari reaktsiyaning tezlik konstantasi.

34. Sistemada kimyoviy muvozanat qaror topgan holatda ₁=₂ bo’ladi yoki

va deb belgilasak ga teng bo’ladi.

ko'rinishidagi teglamani olamiz. Ushbu tenglama massalar ta'siri qonunining miqdoriy ifodasi

bo'lib, K_C bilan muvozanat konstantasi belgilangan, uning qiymati reaktsiyaga kirishuvchi

moddalarning tabiati va haroratga bog'liq, lekin aralashmadagi moddalarning kontsentratsiyasiga

bog'liq emas. Muvozanat konstantasini xisoblashda kontsentratsiyalardan foydalanmay o'zaro

ta'sir etuvchi gazlarning parsial bosimlaridan foydalanilsa:

bo'ladi.

Muvozanat konstantasini komponentlarning mollari soni yoki ularning molyar qismlari

bilan ham ifodalash mumkin:

;

35. Vant –Goffning kimyoviy reaksiyaning izobarik tenglamasi

_p =

O’zgarmas umumiy bosimda muvozanat konstantasining haroratga bog’liqligini ko’rsatadi.

Vant-Goffning tenglamasini integrallash amaliy jihatdan oson. Avval bu usuldan juda keg foydalanilgan, hozirgi vaqtda esa muvozanat konstantalarining aniq hisoblarini boshqa yo’l bilan hisoblash yaxshiroq.