Kimyoviy termodinamika

Kimyoviy termodinamika

Kimyoviy termodinamika

Reja:
1.Termodinamika qonunlari.

2.Termodinamik sistemalar.
3.Entalpiya va entropiya.
4.Gess qonuni.
5.Gess qonunidan kelib chiqadigan xulosalar:
I,II,III xulosalar.
Тermodinamika («termo» grekcha issiqlik, «dinamic» -kuch so’zlaridan kelib chiqqan)-turli jarayonlarda energiyaning bir turdan ikkinchi turga, sistemaning bir qismidan ikkinchi qismiga o’tishini, jarayonlarning o’z-o’zicha borish yo’nalishini va uning chegarasini o’rganuvchi fandir.
Quyida umumiy termodinamikaning ba’zi tushuncha va atamalarini eslatib o’tamiz.
Sistema shartli ravishda tashqi muhitdan ajratilgan, bir-biri bilan doimiy ta’sirda bo’lgan moddalar yoki moddalar guruhidir. Sistemaning termodinamik holati termodinamik parametrlarning qiymati bilan ifodalanadi. Тermodinamik parametrlar-temperatura, hajm, bosim va konsentratsiyalardir.
Тermodinamik jarayon termodinamik parametrning o’zgarishi bilan boradigan jarayondir.
Sistema atrof muhit bn modda va energiya bn almashinsa ochiq sistema deyiladi.
Agar Sistema bn muhit orasida faqat modda almashinuvi kuzatilsa –u yopiq sistemadir.
Agar Sistema bn muhit orasida energiya ham modda almashinuvi ham bo’lmasa – u ajratilgan Sistema bo’ladi.
Тermodinamika asosida uch qonun yotadi.
Birinchi qonun 1824 yilda S. Karno va uchinchi qonun 1912 yilda Nernst tomonidan kashf etilgan va ta’riflangan.
. Тermodinamikaning 1-qonuni. Ichki energiya
Kimyoviy energiyaning boshqa xil energiyaga aylangan miqdori ichki energiyaning o’zgarishiga teng bo’ladi, ya’ni kimyoviy energiya ichki energiyaning miqdori bilan o’lchanadi. Sistemaning ichki energiyasi, uni tashkil etgan hamma tarkibiy bo’laklarning bir-birlariga ta’sir potensial energiyasi bilan ularning harakat kinetik energiyalari yig’indisiga teng.
Birinchi qonunga muvofiq qonunning borish sharoitiga, unda qanday moddalar ishtirok etishiga qaramasdan, doimo energiyaning ma’lum miqdordagi bir turi energiyaning ma’lum miqdordagi boshqa turiga aylanadi (ekvivalentlik qonuni). Energiya bir turdan boshqa turga ma’lum ekvivalentlik (teng qiymatlik) bilan o’tadi.
Birinchi qonunga muvofiq qonunning borish sharoitiga, unda qanday moddalar ishtirok etishiga qaramasdan, doimo energiyaning ma’lum miqdordagi bir turi energiyaning ma’lum miqdordagi boshqa turiga aylanadi (ekvivalentlik qonuni). Energiya bir turdan boshqa turga ma’lum ekvivalentlik (teng qiymatlik) bilan o’tadi.
Ya’ni termodinamikaning 1-qonuniga muofiq:har qanday jarayon davomida energiya yo’q bo’lmaydi va yo’qdan bor bo’lmaydi,u faqat bir ko’rinishdan ikkinchi ko’rinishga ekvivalent miqdorda o’tishi mumkin.
Тashqaridan sistemaga issiqlik berilsa (yoki sistemadan olinsa) va sistema ish bajarsa (yoki sistema ustida ish bajarilsa) uning ichki energiyasi o’zgaradi. Тermodinamikada sistema qabul qilgan issiqlik musbat va berilgan issiqlik manfiy belgisi bilan ifodalanadi.
Ichki energiyaning o’zgarishi U issiqlik Q bilan ish (A) o’rtasidagi quyidagi bog’lanish bilan topiladi:
Q=∆U+A yoki -∆U=-Q+A
Ko’p hollarda termodinamik jarayon davomida bajariladigan ish faqat hajm kengayishi hisobiga amalga oshadi,ya’ni A=P∆V,u holda termodinamikaning birinchi qonuni matematik ifodasi quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
Q=∆U+P∆V

P-sistemaning bosimi;

∆V-sistemada hajm o’zgarishi.
Shunga ko’ra termodinamikaning 1-qonunining yana bir ta’rifi kelib chiqadi:Energiya sarflamay ish bajaruvchi 1-turdagi abadiy dvigatel yaratilishi mumkin emas.
Sistemadagi jarayonlar turli sharoitlarda o’tishi mumkin:
1.Izoxor jarayon.
Izoxor jarayonda sistemaning hajmi o’zgarmas bo’ladi:∆V=0.Bunda bajarilgan ish ham P∆V=0 bo’ladi:
QV=∆U
2.Izobar jarayon.

Izobar jarayonda sistemaning bosimi o’zgarmas bo’ladi:P=const.Bu holat un 1-qonun tenglamasi Q=∆U+P∆V ni quyidagicha yozamiz:

QP=U2-U1+P(V2-V1)=U2-U1+PV2-PV1
Bu yerdan:
QP=(U2+PV2)-(U1+PV1)
U+PV funksiyasi entalpiya deb nomlanib,H harfi bn belgilanadi,shunda:
H=U+PV

Bu holda:

QP=H2-H1 yoki QP=∆H
P=const bo’lganda sistemaning issiqligi faqat entalpiya o’zgarishi bn bog’liq bo’ladi.
Entalpiya ham ichki energiya kabi sistemaning holat funksiyasi bo’lib, uning o’zgarishi sistemaning faqat dastlabki va oxirgi holatlariga bog’liq. -ham holat funksiyasi energiya o’lchamidir. U sistemaning ichki energiyasi bilan hajmiy (PV) energiyalar yig’indisi bo’lib, sistemaning to’liq energiyasi hisoblanadi. H-izobarik jarayonda sistema energiya zahirasining o’zgarishini xarakterlaydi.
. Тermokimyo. Gess qonuni
Issiqlik yutilishi yoki issiqlik ajralishi bilan boradigan reaksiyalar termokimyoviy reaksiyalar jumlasiga kiradi. Issiqlik effektini kalorimetr yordamida o’lchash mumkin.
Boshlang’ich moddalarning va mahsulotlarning ichki energiyasi bir-biridan farq qiladi.
Muvozanat jarayonida,agar mahsulotlarning ichki energiyasi boshlang’ich moddalar ichki energiyasidan kichik bo’lsa ,ichki energiya qiymatlari o’rtasidagi farq issiqlik sifatida ajralib chiqadi.Bunday kimyoviy jarayon ekzotermik bo’ladi.
Agar mahsulotlar ichki energiyasi dastlabki moddalar ichki energiyasidan kata bo’lsa,reaksiya issiqlik yutilishi bn boradi.Bu – endotermik hisoblanadi.
Reaksiya vaqtida ajralgan yoki yutilgan issiqlik miqdoriga reaksiyaning issiqlik samarasi deyiladi.
Тermodinamikada sistemaga berilgan issiqlik musbat, sistemadan ajralib chiqqan issiqlik manfiy ishora bilan belgilanadi. Тermokimyoda esa yutilgan issiqlik musbat, ajralgan issiqlik manfiy ishora bilan belgilanadi
Тermokimyoga oid ikkita qonun kashf etilgan bo’lib, biri Lavuaze-Laplas va ikkinchisi Gess qonunlaridir. Lavuaze-Laplas qonuniga muvofiq, ma’lum bir murakkab moddaning oddiy moddalarga ajralish issiqligi miqdor jihatidan o’sha moddaning oddiy moddalardan hosil bo’lish issiqligiga teng, ishora jihatidan qarama-qarshidir.
Gess qonuni. Reaksiya issiqligining jarayon amalga oshirilgan usulga bog’liq emasligini 1836 yilda rus olimi G.I.Gess aniqlagan. Gess qonuni quyidagicha ta’riflanadi:
Reaksiyaning issiqlik effekti jarayoninng qanday usulda olib borilishiga bog’liq emas, balki reaksiyada ishtirok etayotgan moddalarning dastlabki va oxirgi holatlariga bog’liq.
Ya’ni,reaksiyaning issiqlik samarasi (entalpiyasi)
dastlabki modda va mahsulotlarining tabiati va
holatiga bog’liq bo’lib, reaksiya bosib o’tadigan
yo’liga bog’liq emas:
Q=Q1+Q2=Q3+Q4+Q5