Лекция № 3

Дополнительная

Основная

Литература

Глоссарий

№	Русс/каз/англ.	Пояснение
	Изобарный процесс	Процесс, протекающий при постоянном давлении
Изобарлық процесс
Isobar process
	Теплота сгорания	Тепловой эффект реакции окисления
Жану жылуы
Combustion heat
	Теплота образования	Тепловые эффекты реакция образования 1 моля соединения из простых веществ
Түзілу жылуы
Formation heat
	Энтальпия	Функция состояния
Энтальпия
Enthalpy
	Интенсивные параметры	Независящие от количества вещества
Интенсивтік параметрлер
Intensive parameters
	Термохимия	Изучает теплоту химических реакций
Термохимия
Thermalchemistry
	Экстенсивные параметры	Пропорциональны количеству вещества системы
Экстенсивтік параметрлер
Extensive parameters

 

2. Пащенко А.А. Физ. химия силикатов. – М.: «Высшая школа», 1986. – 368 с.

2. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. – М.: «Химия», 1978. – 622с.

 

Продолжение темы: «Законы термодинамики»

Краткое содержание лекции

Критерии осуществимости процесса в том или ином направлении устанавливаются вторым законом термодинамики. Второй закон определяет, какие из процессов в рассматриваемой системе при заданных температуре, давлении, концентрациях могут протекать самопроизвольно, каково количество работы, которая может быть получена при этом, и каков предел возможного самопроизвольного течения процессов, т.е. каково состояние равновесия в данных условиях. Второй закон дает возможность определить далее, какими должны быть внешние условия, чтобы интересующий нас процесс мог происходить в нужном нам направлении и в требуемой степени. С помощью второго закона можно определить количество работы, необходимой для проведения процесса, и зависимость этого количества от внешних условий.

Все это имеет большое значение как для исследования теоретических проблем физической химии, так и для решения различных задач прикладного характера.

Второй закон (начало, принцип) термодинамики, как и первый, был уста­новлен как постулат, обоснованный опытным материалом, накоп­ленным человечеством; доказательством второго закона служит то, что свойства термодинамических систем не находятся в противоре­чии ни с ним самим, ни с каким-либо из следствий, строго вытекающих из него. Второй закон был изложен в работах Клаузиуса (1850) и В. Томсона (Кельвин) (1851). Можно дать разные формулировки второго закона, по существу равноценные.

В качестве исходного постулата можно принять следующее утверждение: “теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому”, высказанное в несколько иной форме М. В. Ломоносовым еще в 1747 г. Постулатом может служить и утверждение, что невозможен процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу, или утверждение, что невозможно построить такую машину (такой вечный двигатель второго рода), все действие которой сводилось бы к производ­ству работы и соответствующему охлаждению теплового источ­ника.

Следует пояснить смысл этих утверждений. Вообще переход теплоты в работу, конечно, возможен. Работа может получаться при переходе теплоты от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, так как такой процесс может совер­шаться самопроизвольно. Это осуществляется при работе любой тепловой машины, т.е. машины, производящей работу за счет теплоты поглощаемой от какого-то тела (теплоотдатчика). Но в этом случае (рис. 2) не вся теплота q₁

 

 

Рис.2. Схема перехода теплоты в работу.

 

получаемая рабочим телом, превращается в работу, а лишь некоторая часть ее А = q₁— q₂. Другая же часть теплоты q₂ переходит к телу, имеющему более низкую температуру (теплоприемнику). Таким образом, работа такой машины заключается не только в получении теплоты q₁ от теплоотдатчика и совершении работы А, но и в одновременной передаче некоторого количества теплоты q₂ теплоприемнику с более низкой температурой. Если бы это не было необходимым, то можно было бы использовать для производства работы колоссальные природные запасы энергии, которые заключаются, напри­мер, в воде океанов. Однако необходи­мость располагать для этого теплоприемником с температурой более низкой, чем температура воды в океане, естествен­но, ограничивает такую возможность.

Отношение количества произведен­ной работы А к количеству теплоты q₁, полученной рабочим телом от теплоот­датчика

 

η= А₁ /q₁ =(q₁— q₂)/q₁ (1.5)

называется термодинамическим коэффициентом полезного дей­ствия (сокращенно — к.п.д.). Пользуясь этой величиной, можно дать второму началу формулировку:

наибольший коэффициент полезного действия тепловой машины не зависит or природы и вида тел и веществ, участвующих в работе машины, а только от температур теплоотдатчика и теплоприемника.

Второй закон термодинамики дает возможность показать вполне строго, что коэффициент полезного действия основного тер­модинамического цикла равен

η=(Т₁-Т₂)/Т₁

Он однозначно определяется температурами теплоприемника и теплоотдатчика и не зависит от вида вещества. Используя это соот­ношение, как показал В.Томсон (Кельвин), можно построить температурную шкалу, не зависящую от вида какого-нибудь тер­мометрического вещества, Она практически совпадает со шкалой, построенной на основе законов идеальных газов.