Первый закон термодинамики и химические процессы

Первый закон термодинамики и химические процессы [c.236]

Применение первого закона термодинамики к химическим процессам позволило создать самостоятельный раздел науки — термохимию, с помощью которой оказалось возможным решение таких практически важных вопросов, как определение тепловых эффектов реакций и их зависимости от параметров, при которых реакции протекают. [c.473]

Первый закон термодинамики и применение его к химическим процессам [c.192]

Аналогичные процессы. Уравнение теплопроводности является прямым следствием закона сохранения, представленного первым законом термодинамики, и пропорциональности плотности потока градиенту температуры [см. (3.1)]. Существует множество других физических процессов, при которых соответствующая плотность потока некоторой величины пропорциональна градиенту этой величины и для которых существует закон сохранения. Отсюда следует, что эти процессы будут описываться дифференциальными уравнениями, аналогичными (3.2). К подобным процессам можно отнести диффузию химических компонент, движение заряженных частиц в электромагнитном поле, течение в пористых материалах, потенциальные течения, перенос тепла и влаги в почве, а также полностью развитые течение и теплообмен в каналах. Построив вычислительную процедуру для решения уравнения (3.2), мы сможем применить ее и для любого аналогичного процесса, просто придавая новый смысл величинам Т, к, Sfj и др. Например, можно интерпретировать Т как концентрацию, к как коэффициент диффузии, как скорость химической реакции и т.п. Удобнее работать с таким обобщенным дифференциальным уравнением, так как уравнение теплопроводности и другие аналогичные уравнения станут его частными случаями. В дальнейшем будем основываться на подобном обобщенном дифференциальном уравнении. [c.66]

Учебник имеет следующее содержание первый закон термодинамики и применение его к химическим процессам второй закон термодинамики и применение его к химическим процессам равновесие физико-химических систем тепловая теорема кинетика химических реакций. Во введении к этому сочинению дан краткий исторический обзор. Особенно просто и хорошо изложен в этом учебнике раздел, [c.649]

Работа, производимая системой в химических процессах, может состоять из работы расширения и работы, не связанной с изменением объема системы. В дальнейшем будем считать, что расширение есть единственный вид работы, совершаемый системой (для подавляющего большинства химических процессов это в действительности так). Тогда уравнение (290) первого закона термодинамики принимает вид [c.297]

Как известно, химические реакции можно разделить на экзотермические, т.е. протекающие с выделением тепла, и эндотермические, протекающие с поглощением тепла. Уравнение первого закона термодинамики для процесса, сопровождающегося химическими превращениями, имеет следующий вид [см. (2-25)] [c.474]

Первый закон термодинамики явился основой для составления балансовых уравнений применение его сделало возможным определение важных зависимостей для тепловых эффектов реакций. Теперь мы должны, воспользовавшись вторым началом термодинамики, получить критерии, позволяющие определять возможность протекания интересующих нас химических процессов. Как уже отмечалось в гл. 3, наблюдаемые в природе процессы самопроизвольно протекают в одном направлении, например тепло переходит от более нагретого тела к менее нагретому, газы имеют тенденцию к увеличению объема и к диффузии и т. д. Общим критерием протекания самопроизвольных, необратимых процессов в изолированных системах является увеличение энтропии. Мы должны теперь выяснить критерии самопроизвольного протекания химических процессов для ряда частных условий. [c.480]

Закон сохранения и превращения энергии в применении изучения энергетической стороны макроскопических физико-химических процессов обычно называют первым законом термодинамики. Он позволяет сводить измерение энергии любого вида (химической, оптической, механической, магнитной, электрической, поверхностной и т. д.) к измерению энергии частного вида, например, механической, и выражать энергию любого вида в одних и тех же единицах (например, в механических). [c.11]

К химической реакции, как и вообще ко всем процессам, сопровождающимся превращением энергии, применим первый закон термодинамики, уравнение которого с учетом сказанного выше принимает вид [c.261]

Заключение. Рассмотрение задачи такого типа вода—воздух проводится по следующей схеме описание вещества, участвующего в процессе, выбор закона сохранения, вывод выражения для расчета движущей силы В через параметры смеси. В остальной части гл. 3 мы будем придерживаться этой схемы будут последовательно использоваться подходящие законы сохранения применительно к наиболее важным для практики веществам. Используются закон сохранения химически инертного вещества или химического элемента и первый закон термодинамики. Они применяются здесь к нереагирующим идеальным смесям и системам, в которых происходят химические реакции как простые, так и любой сложности. [c.64]

Первый закон термодинамики—закон сохранения и превращения энергии — является фундаментальным законом природы, имеющим всеобщий характер. Этот закон гласит энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических и химических процессах. Иными словами, для любой изолированной системы (т е. такой термодинамической системы, которая не обменивается с окружающей средой ни теплотой, ни работой, ни веществом) количество энергии, заключенной в этой системе, сохраняется неизменным. [c.111]

После этого первый закон термодинамики применяется к химическим реакциям и определению тепловых эффектов. При определении теплового эффекта реакции при постоянном дав.тении записано ...величину и+ри Гиббс назвал тепловой функцией при постоянном давлении она имеет то же значение для определения теплоты реакции при изобарных процессах, что и энергия при изохорных процессах . [c.245]

В третьем издании второе начало термодинамики излагается в гл. 3, сейчас же после изложения первого начала (гл. 2). Термодинамические процессы, излагавшиеся в предыдущих изданиях учебника в главе Первый закон термодинамики , в новом издании учебника рассматриваются в отдельной главе (гл. 5), после изложения второго закона и раздела Термодинамическое равновесие , т. е. после установления основ термодинамики. Термодинамика химических реакций, излагавшаяся в старых изданиях в гл. 10, в новом издании дается в конце второй части учебника в гл. 16. [c.348]

Уравнение первого закона термодинамики, записанное в виде (6), (8), (9) и (10), широко используется в тех случаях, когда система отдает (или воспринимает ) теплоту и совершает работу за счет изменения собственной внутренней энергии. Такие процессы характерны, например, для химических реакций, происходящих с выделением или поглощением тепла. [c.16]

Химическая термодинамика является самостоятельной частью общей науки об изменениях и переходах энергии в ее основании лежат, главным образом, два закона первый закон термодинамики, представляющий собой закон сохранения материи и энергии, сформулированный М. В. Ломоносовым в 1756 г., и второй закон термодинамики, позволяющий судить о возможности самопроизвольного течения процессов в данных физических условиях. [c.167]

Ранее были рассмотрены различные формы энергии . Как известно, энергия может быть преобразована из одной формы в другую форму. При этом соблюдается баланс в процессах преобразования энергии, установленный первым законом термодинамики. Во многих устройствах, используемых человеком в повседневной деятельности, происходят процессы преобразования энергии. В цилиндре ДВС окисляется топливо, в результате чего химическая энергия топлива преобразуется в тепловую форму. В настоящее время реакция окисления топлива является основным способом получения энергии в тепловой форме. В дальнейшем с помощью специальных машин эта форма энергии может быть изменена в механическую, электрическую и иную форму. [c.290]

Первый закон термодинамики, или приложение закона сохранения энергии к тепловым процессам, должен быть справедлив также и для химических процессов, при которых тепло производится или превращается в другие формы энергии. Иными словами, химические процессы не могут привести к тому, чтобы тепло возникло или исчезло, без того чтобы эквивалентное количество другого вида энергии не было бы использовано или затрачено. [c.305]

Учебник состоит из 2-х частей. В первой части излагаются основные законы термодинамики, термодинамические процессы, реальные газы н пары, даются основные положения химической термодинамики. Во второй части главное внимание уделено явлениям теплообмена в авиационной и ракетной технике, процессам теплоотдачи при больших скоростях газа, вопросам теплообмена в вакууме и, др. [c.2]

В первой части учебника излагаются основные законы термодинамики, термодинамические процессы, реальные газы и пары, рассматриваются циклы двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок и реактивных двигателей даются основные положения химической термодинамики, необходимые для построения теории горения. [c.3]

Во втором издании учебника в первой части более подробно рассмотрены вопросы трактовки первого и второго законов термодинамики, реальных газов значительно переработаны разделы химической термодинамики, дифференциальных уравнений термодинамики, паровых и парогазовых циклов включены разделы, посвященные эксергетическому методу исследования, термодинамике плазмы, термодинамике необратимых процессов. [c.3]

Термодинамика — это наука о закономерностях превращения энергии в различных физических, химических и других процессах, рассматриваемых на макроуровне. Термодинамика основывается на двух фундаментальных законах природы первом и втором началах термодинамики. Эти законы были сформулированы в XIX в. и явились развитием основ механической теории теплоты и закона сохранения и превращения энергии, сформулированных великим русским ученым М. В. Ломоносовым (1711—1765). [c.5]

В то же время основной задачей теории изнашивания является установление критериев, с помощью которых можно было бы предсказать скорость (или интенсивность) изнашивания, наступление предельного состояния поверхностных слоев, переходы от одного вида изнашивания к другому. Наиболее общим и перспективным в исследовании и описании процессов изнашивания является термодинамический подход, в основе которого лежат законы сохранения энергии и принцип увеличения энтропии при необратимых процессах (первое и второе начала термодинамики). Целесообразность такого подхода также объясняется тем, что в основе современных теорий прочности твердых тел и строения вещества лежат энергетические концепции, а процесс трения всегда сопровождается диссипацией энергии. При этом совокупность происходящих физико-химических процессов, обусловливающая изменение структуры материала, энтропии трибосистемы и ее изнашивание (разрушение), может быть описана с помощью законов неравновесной термодинамики и термодинамических критериев (энерге- [c.111]

Основные законы термодинамики, в частности первое и второе на- чало термодинамики, справедливы для всех макроскопических, а следовательно, и для химических процессов. Целью настоящей главы является показать, как основные законы термодинамики применяются к химическим процессам. [c.305]

Основу химической термодинамики составляет приложение первого и второго законов термодинамики, а также закона Нернста к процессам, в ходе которых совершаются химические преобразования. [c.473]

Согласно (19), энтропия может изменяться двумя путями 1) изменение энтропии за счет внешнего притока тепла и вещества, что выражается первым членом правой части уравнения, который содержит тепловой и диффузионный потоки, описываемые уравнением (20) 2) изменение энтропии за счет внутреннего прироста ст. Этот прирост энтропии, который определен вторым членом в правой части уравнения (19), является положительным (или нулевым). Согласно второму закону термодинамики, он (прирост) является мерой необратимости процессов, имеющих место внутри системы. (В частности, он не наблюдается при термодинамическом равновесии). Как видно из выражения (21), прирост энтропии складывается из пяти компонент, из которых первая возникает от теплообмена, вторая — от диффузии вещества и три других —от вязкого потока. Каждый член является произведением потока (потока тепла, диффузионного потока J., компонентов тензора давления вязкости) и так называемой термодинамической силы" (градиент температуры, градиент химического потенциала, градиент скорости). Здесь можно положить, что первые два потока и термодинамические силы являются векторами (полярными), третий член содержит скаляры, четвертый—симметричные тензоры с нулевым следом и пятый-—аксиальные векторы. Далее увидим, что (см. 6) последние три члена из (21) связаны с объемной вязкостью,, вязкостью сдвига и вязкостью вращения соответственно. [c.9]

Оказывается, что при построении общих основ механики сплошной среды необходимо связать ее с рядом разделов физики и химии. Необходимость эта вызвана по крайней мере двумя обстоятельствами. Во-первых, по общим соображениям требуется привлечь фундаментальные принципы (требования инвариантности, законы термодинамики). Во-вторых, возникает ряд задач и даже целых разделов науки, в которых механическое движение существенным образом связано с физико-химическими процессами. В 50—60-х годах проводится большая работа в указанном направлении. Механика сплошных сред строится как самостоятельная дисциплина, связанная с термодинамикой необратимых процессов, электродинамикой сплошных сред, химической кинетикой, теорией массо-теплопередачи и другими дисциплинами. Основные исследования в этом направлении проводились в Советском Союзе и США. [c.278]

Теоретически первые два условия мыслимы, последнее же до известной степени противоречит первому, так как непроницаемые для тепла стенки цилиндра не позволят нагреть или охладить рабочее тело. В двигателях внутреннего сгорания необходимое тепло получается за счет сгорания топлива внутри цилиндра, чем и достигается нагревание воздуха. Изменение химического состава рабочего тела, при этом происходящее, оказывается не столь значительным, чтобы нельзя было приложить основные законы термодинамики, выведенные в предположении постоянства его химического состава, но повторять процесс сжигания [c.160]

До сих пор коррозионные гальванические микро- и макропары мы рассматривали преимущественно с точки зрения законов термодинамики. Однако этого недостаточно для решения многих вопросов. Во-первых, при термодинамических расчетах трудно предусмотреть сложное влияние среды, которая зачастую играет решающую роль в определении степени коррозии металла. Во-вторых, с помощью термодинамики принципиально невозможно вычислить скорость коррозионных процессов, определяющих долговечность конкретных сооружений и сроки их ремонта. В-третьих, коррозия металлов почти повсеместно сопровождается сложными побочными и вторичными процессами, сказывающимися иногда чрезвычайно сильно на скорости развития основной химической реакции, тогда как термодинамические данные пригодны (и то с рядом ограничений) для расчета основ- [c.125]

Третье издание учебника имеет следующее построение курса. Часть первая Основные законы термодинамики . Гл, 1 Введение гл, 2 Первое начало термодинамики гл. 3 Второе начало термодинамики (сущность второго начала термодинамики интегрирующий делитель для выражения элементарного количества тепла энтропия аналитическое выражение второго начала термодинамики полезная внешняя работа термодинамические потенциалы и характеристические функции тепловая теорема Нернста дифференциальные уравнения термодинамики в частных производных статистическое толкование второго начала термодинамики) гл. 4 Термодинамическое равновесие гл. 5 Термодинамические процессы гл. 6 Газы и их смеси гл. 7 Насыщенные влажные и перегретые пары гл. 8 Течение газов и паров гл. 9 Общий термодинамический метод анализа циклов тепловых двигателей . Часть вторая Рабочие циклы тепловых двигателей . Гл. 10 Сжатие газов и паров гл. 11 Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания гл. 12 Циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей гл. 13 Циклы паросиловых установок гл. 14 Циклы холодильных машин гл. 15 Термодинамические принципы получения теплоты гл. 16 Термодинамика химических реакций . [c.349]

На основании первого и второго начал термодинамики можно определить лишь изменение энтропии. Для термодинамического определения абсолютного значения энтропии необходимы новые данные, которые могут быть получены при исследовании различных химических и физических процессов при очень низких температурах. Экспериментально установлено, что энтропия чистого кристаллического вещества при абсолютном нуле (или при температуре, близкой к нему) равна нулю. Это и есть формулировка третьего начала термодинамики. Исходя из этого экспериментального закона и с использованием других законов термодинамики, можно вычислить энтропию вещества и при более высоких температурах. [c.84]

Раздел химической термодинамики, в котором рассматривается применение первого закона термодинамики к химическим процессам, называется термохимией. Поскольку химические превращения принято рассматривать при условиях постоянства температуры и объема в системе (Г, V = onst) или при условиях постоянства температуры и давления в системе (Г, р = onst), то теплота реакции применительно к этим превращениям обозначается Qv, т или Qp т, кДж/кмоль, часто при этом индекс Т опускается. [c.184]

Здесь правая часть уравнения о[5] представляет собой скорость возникновения (производство) энтропии внутри области. Первый член левой части уравнения есть скорость прироста энтропии в данной области, а второй член левой части - скорость оттока энтропии из данной области. Из рассмотренного уравнения баланса энтропии следует принципиально важный вывод о том, что энтропия о[5] в отличие от общей массы и энергии может возникать в данной области. Причиной ее возникновения могут быть как физические (трение, релаксация), так и химические процессы. По определению Гленсдорфа и Пригожина, классическая термодинамика есть, в су1цности, теория разругпения структур, а производство энтропии можно рассматривать как меру скорости этого разрушения [59]. Для открытых систем, какими являются пары трения, второй закон термодинамики может быть записан, согласно Пригожину, как [c.108]

Массоперенос относится к одной из тех наук, которые непосредственно исходят из взаимодействия законов сохранения и переноса. Рассматриваемый здесь закон сохранения вещества основан на справедливом для большинства практических задач представлении о неуничтожимо-сти химического атома. Важную роль играет также первый закон термодинамики, выражающий сохранение энергии. Для процессов переноса принимается в качестве основного закон диффузии Фика, связывающий скорость диффузии вещества с локальным градиентом его концентрации. Видное место принадлежит также закону теплопроводности Фурье. Оба эти закона переноса связаны некоторым образом со вторым законом термодинамики. [c.27]

В случае, если процесс, протекающий в рассматриваемой системе, сопровождается химическими превращениями,— величина L представляет собой работу, совершающуюся в процессе химической реакции. Напомним, что в химической термодинамике тепловым эффектом реакции называется количество тепла, выделяющегося (экзотермическая реакция) или поглощающегося (эндотермическая реакция) при неизменных V м Т или при неизменных р и Т и при условии, что единственным видом работы системы является работа расширения (т. е. dL = 0) в соответствии с этим в химической термодинамике используются понятия о тепловых эффектах двух видов — тепловой э ект изохорно-изотермиче-ской реакции Qy и тепловой эффект изобарно-изотермической реакции Qp. Для того чтобы в соответствии с этими определениями вычислить значения Qy и Qp, используем уравнение первого закона термодинамики, записанное в виде [c.225]

В других учебниках как дифференциальные уравнения термодинамики, так и химическая термодинамика даются в отдельных разделах курса. Например, дифференциальные уравнения термодинамики как единую теорию, аналитически обобщающую первый и второй законы термодинамики, что и определяет ее принципиальное значение и широкое применение при исследовании физических и химических процессов, можно видеть во всех изданиях учебника Вукало- [c.290]

В разделах учебников по технической термодинамике, посвященных термохимии, в основном рассматриваются следующие вопросы первый закон термодинамики в применении к химическим процессам закон Гесса и закон Кирхгофа второй закон термодинамики в примепении к химическим процессам максимальная работа в изохорио-изотермических и изобарно-изотермических процессах уравнение максимальной работы химическое равновесие, закон действия масс константа скорости химической реакции и константа равновесия зависимость между константой химического равновесия и максимальной работой влияние на химическое равновесие давления и температуры принцип Ле-Шателье тепловая теорема Нернста и ее следствия вычисление константы интегрирования в уравнении константы равновесия газовых реакций влияние температуры на скорость химической реакции и др. [c.338]

Термодинамика основана на нескольких фундаментальных законах, обобщаюпщх накопленный человечеством опыт наблюдений над превращениями энергии. Первый закон термодинамики известен как закон сохранения энергии. Это означает, что в таких процессах, как падение камня, плавление льда или химическая реакция, энергия не создается и не уничтожается. Она передается из одной части Вселенной в другую или превращается из одной формы в другую, но в сумме всегда остается постоянной. [c.289]

В данной главе не ставится задача изложения химической термодинамики в виде, пригодном для ее широкого практического приложе-(нмя. Задача этой главы — 1ПЮ1ка1зать существ,eHHOie единство всех тер мо-динам ических выводов. С этой целью некоторые основные соотношения и понятия химии будут получены, исходя из положений первого и второго законов термодинамики, до сих пор с успехом применявшихся для изучения систем, в которых не происходит никаких химических изменений. Химик-практик на этой основе должен построить детальное описание интересуюш.его его процесса, в которое в частности, войдут эмпирические уравнения, близкие к истинным. Приближенные соотношения часто применяются или по неосведомленности об истинных соотношениях, или потому, что для математического анализа удобны более простые соотношения. [c.120]

В заключение заметим следующее. Из того обстоятельства, что первое начало термодинамики есть не что иное, как закон сохранения энергии в применении к тепловым процессам, не следует, что это есть формулировка частного случая закона сохранения энергии. В действительности формулировка закона сохранения энергии в термодинамике является самой широкой, так как отображает изменение любого вида энергии (тепловой, механической, электромагнитной, химической и т. д.). Термодинамику определяют иногда как учение о взаимной связи, существующей во всех явлениях природы между теплотой и другими видами энергии. В этом определении теплота занимает особое положение, так как все виды энергии могут быть полностью превращены в тепловую, иными словами, всегда возможно построить такую периодически действующую машину, которая в каждом цикле превращала бы механическую или электромагнитную энергию в тепловую в то же время невозможно согласно второму началу термодинамики, к изучению которого мы перехрдим, построить такую периодически действующую машину, в каждом цикле которой происходило бы полное превращение взятой от теплового резервуара теплоты в механическую или электромагнитную энергию. [c.35]

Закон Гесса, справедливый для реакций, проводимых в одинаковых условиях (p= onst и 1и К= onst), также является частным случаем первого начала термодинамики, исключающим возможность построения вечного двигателя за счет химических процессов. Он устанавливает, что тепловой эффект химической реакции получения данного вещества из первоначально заданных веществ всегда один и тот же, несмотря на то, что процесс получения может быть осуществлен различным путем. [c.182]

В связи с обсуждением вопроса о вечйом двигателе II рода в центре дискуссии снова оказалось действие закона сохранения энергии. Из курса физики известно, что этот закон в применении к тепловым процессам составляет содержание первого начала термодинамики. Действительно, первое начало утверждает эквивалентность тепловой и механической энергии, однако в нем ничего не говорится о том, в каком направлении должны протекать процессы преобразования энергии. Бросаем ли мы камень со скалы в пропасть, превращаем ли при взрьше накопленный во взрывчатке запас химической энергии в механическую энергию, свет и тепло, сжигаем ли топливо для обогрева наших домов-все это суть закономерные изменения форм энергии. Но в то же самое время закон сохранения энергии не запрещает протекание любого из этих процессов в обратном направлении, что явно противоречит нашему практическому опыту. Таким образом, некритическое применение этого закона приводит нас к абсурдным заключениям. [c.183]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...