Лекция тезистерінің жинағын дайындаған: х.ғ. к., доцент м а. Абжалов Б. С. Лекция тезистерінің жинағы кафедраның №1 хаттамасы

а) әр түрлі химиялық заттардың немесе бір заттың әр түрлі фазаларының тепе-теңдікте болу жағдайлары;

ә) белгілі бір жағдайда химиялық реакцияның немесе фазалар түрленуінің өздігінен жүру мүмкіндігі;

б) химиялық реакция кезіндегі жылу мен энергияның басқа түрлерінің қарым қатынастары; в) тепе-теңдік және химиялық реакцияның бағыты туралы мәселелерді сандық түрде

көрсететін қасиеттерді өлшеу тәсілдеріне негіз болатын принциптер.

Термодинамикада қарастырылатын түсініктердің ішінде уақыттың жоқ екенін айта кеткен жөн. Өйткені термодинамика процестер мен жүйенің қалпын зерттейді де, сол себептен процестің жылдамдығы мен механизмі туралы зерттеумен шұғылданбайды.

Басқа пәнде сияқты термодинамиканың да өз түсініктері, терминдері және шамалары болады. Солардың негізгілеріне тоқталып өтейік.

Термодинамикада зерттелінетін объектіні жүйе деп атайды. Жүйе дегеніміз кеңістіктің бөліп алынған бір бөлігі. Бұл бөлік бір немесе бірнеше денеден тұрады. Жүйе айналадағы ортадан ойша немесе шын мәнінде алынған шектермен шектеліп бөлінеді. Жүйені құратын денелер өзара бір-бірімен және басқа денелермен энергия не зат алмасу арқылы әрекеттесуі мүмкін. Осындай жағдайда бұлар термодинамикалық жүйе болып саналады. Термодинамикалық жүйе айналадағы ортамен әрекеттескенде, олардың арасында жылу алмасуы байқалып, жұмыс өндіріледі.

Термодинамикалық жүйе айналадағы ортамен жылу, не басқа энергия, зат алмасу арқылы әрекеттеспесе, ондай жүйені оқшау жүйе дейміз. Жүйе айналадағы ортамен энергия және зат алмасу арқылы әрекеттесетін болса, оны ашық, ал тек энергия алмасу арқылы әрекеттесетіндерін жабық жүйелер дейміз. Жүйе өзіне тән қасиеттерімен, соған байланысты күйімен сипатталады. Жүйені сипаттайтын барлық физикалық, химиялық күйлердің жиынтығы (мысалы, көлем, қысым, температура, химиялық құрам және т.б.) жүйенің күйі деп аталады. Егер жүйенің күйі өзгермей тұрақты болса, термодинамикалық тепе-теңдік орнаған болып табылады. Мұндай жағдайда жүйенің барлық бөліктерінде температура, зат концентрациясы және қысым бірдей болады. Сыртқы жағдай өзгермей жүйе тепе-теңдік күйінен өздігінен шықпайды. Жүйенің термодинамикалық тепе-теңдікте болуын мынадай қарапайым мысалмен көрсетуге болады. Беті жабық ыдыстағы 100 ⁰С-қа дейін қыздырылған суды алайық. Ыдыстағы су тепе-теңдік күйде емес, себебі бөлменің температурасы 20 ⁰С болуына байланысты су суый бастайды. Температураның әр түрлі болуынан түрліше процестер, мысалы, жылу алмасу, конвекция, сәуле шығару процестері болуы мүмкін. Белгілі бір уақыттан кейін судың барлық қабаттарының температурасы айналадағы ортамен бірдей болады. Суда процестер тоқтап, термодинамикалық тепе-теңдік орнайды.

Жүйе гетерогенді және гомогенді болып бөлінеді. Гетерогенді жүйелер бір-бірінен шектеліп бөлініп тұратын қасиеттері бірдей емес бірнеше бөліктерден тұрады. Әрбір бөлік фаза деп аталады. Гомогенді жүйе бір фазадан тұрады. Гомогенді жүйеге мысал ретінде тұздың қанықпаған ерітіндісін келтірсек, гетерогендінің мысалы ретінде тұздың аса қаныққан ерітіндісін алуға болады, демек бұл жүйе екі фазадан – сұйық ерітінді мен тұздың кристалдарынан тұрады.

Жүйенің қасиетін және күйін сипаттайтын шамаларды параметрлер дейміз. Мысалы, газ күйін анықтайтын параметрлер қысым (Р), көлем (V) және температура (Т). Параметрлерді белгілеу үшін мынадай мысалды қарастырайық. Бір-бірінен қысқышпен бөлінген ауасы бар екі резинадан жасалған шарды алайық (1-сурет). Үлкен шардағы қысым кіші шардағы қысымнан артық (Р₁ > Р₂). Қысқышты алып тастағанда ауа үлкен шардан кіші шарға ауысып, екі шардағы қысым теңеседі (Р₁ = Р₂), ал екі шардағы ауаның көлемдері қосылады. Тағы бір мысал. Температурасы әр түрлі екі ыдстағы суды араластырсақ, олардың

1-сурет.

Теңесетін қасиеттерді (Р, Т, Е - кернеу, μ - химиялық потенциал, т.б.) – интенсивтік параметрлер немесе потенциалдар деп, ал қосылатын қасиеттерді (V - көлем, m - масса, С - жылу сыйымдылық, q-электр заряды, т.б.) – экстенсивтік параметрлер немесе координаталар деп атайды.

Жүйе тепе-теңдік қалыпқа келгенде оның күй параметрлері белгілі бір мәнге ие болады.

Тепе-теңдік күйді сипаттайтында термодинамикалық күй параметрлері болып табылады.

Жүйе күйінің қандай болса да параметрлерінің өзгеруін процесс деп атайды. Мынадай процестер жиі-жиі қарастырылады. Тұрақты температурада (T = const) жүретін процестер изотермиялық процестер деп аталады; егер қысым тұрақты болса (P = const), онда изохоралық процестер жүреді. Егер жүйе мен айналадағы орта арасында жылу алмасуы болмаса (Q = 0), онда жүретін процесс адиабаттық процесс деп аталады. Егер әрі көлем, әрі температура тұрақты болса (V = const, T = const), онда изохоралық-изотермиялық процестер болады, егер қысым мен температура тұрақты болса (P = const, T = const), онда изобаралық-изотермиялық болып есептеледі.

Жүйе күйінің параметрлері біраз өзгерістерден кейін бастапқы күйге қайта оралса, онда болған процесс айналымды процесс немесе цикл деп аталады.

2. Қайтымды, қайтымсыз процестер, тепе-теңдік күйі.

2. Ішкі энергия. Жылу және жұмыс. Интенсивтік және экстенсивтік факторлар.

«Энергия дегеніміз материалды обьектілердің жұмыс жасай алатын қабілетін көрсететін қозғалыс мөлшері».

Заттардың бәрінде де энергия қоры болады, осы энергия қоры «ішкі энергия» (U) деп аталады. Әрбір дененің өзіне тән ішкі энергиясы болады. Ішкі энергия денені құратын бөлшектердің кинетикалық және потенциалдық энергияларынан тұрады. Кинетикалық энергия бөлшектердің хаосты жылу қозғалысының нәтижесі. Жылу қозғалысы температурамен байланысты. Олай болса бөлшектердің қозғаласы үдесе, дененің температурасы артады. Дененің потенциалдық энергиясы бөлшектердің бір-бірімен әрекеттесуіне байланысты. Бөлшектер арасында тартылу және тебісу күштері болады. Дененің потенциалдық және кинетикалық энергияларының қосындысы оның толық ішкі энергиясын береді. Толық ішкі энергия беретін энергия түрлері молекула, атом, электрон, протон, т.б. элементарлы бөлшектердің жалпы бөлшектердің өзара әсерлесуімен байланысты. Сондықтан дененің ішкі энергиясының абсолютті мәнін анықтауға болмайды. Ал химиялық термодинамика үшін ішкі энергияның жалпы мөлшерін білу қажет емес, оның өзгеріске ұшыраған мөлшерін білу жеткілікті, ағни:
ΔUU2 – U1
Қарастырылып отырған процестегі жүйенің ішкі энергиясы көбейсе (артса), онда ΔU оң, азайса теріс болады.

Энергияның басқа бір түрі – энтальпия ішкі энергиямен мынадай қатынаста болады:

Энтальпия мен ішкі энергияның өзгерісі газ тәрізді заттары бар жүйелерде ғана болады, ал конденсацияланған күйде (сұйық және қатты денелер) олардың мәні іс жүзінде бірдей болады. Әдетте энтольпияның да абсолюттік мәнін емес, өзгерісін анықтайды:

түрі де (U және Н) күйдің функциялары болып табылады. U шамасы изохоралық процестерді,

ал Н шамасы изобаралық процетерді сипаттау үшін қолданылады.

Энергиялық жүйенің бір бөлігінен екінші бөлігіне берілуінің негізгі тәсілдері: жұмысы А және жылу Q. Жүйеден бөлінетін немесе жүйеге сіңірілетін (жұмсалатын) жылу Q және жүйенің жасайтын жұмысы А бір күйден екінші бір күйге ауысу кезіндегі өту жолдарына байланысты болады. Сондықтан жұмыс пен жылу жүйе күйінің функциясы бола алмайды.

Жұмыс екі шамамен анықталады: интенсивтік (қарқындылық) факторы және экстенсивтік (сыйымдылық) факторы. Егер интенсивтік фактор тұрақты болса, онда берілген процесс үшін экстенсивтік факторының өзгеруіне көбейткенге тең. Мысалы, газдың ұлғаю жұмысы үшін: A = P∆V. Мұндағы интенсивтік фактор – қысым, ал экстенсивтік фактор – көлем. Жұмыс жүйе арқылы жасалса, онда оның таңбасы оң болады (+А), егер жүйеден тыс жасалып, сыртқы күштердің әсерінен істелсе, онда оның таңбасы теріс болады (-А).

Жылу мен жұмыс деген ұғымдар бір-біріне жақын ұғымдар. Термодинамикалық тұрғыдан қарағанда жұмыс немесе жылу бір денеден екінші денеге энергияның ауысу формалары болып табылады. Жұмыс жасалғанда ең кемінде екі дене (жүйе) қатысуы тиіс. Бір дененің күштері нәтижесінде жұмыс жасалса, екінші дене бұл күштерді өзіне қабылдайды. Термодинамика тұрғысынан қорытып айтқанда, жұмыс немесе жылу алмасуы энергия берілудің формалары, ал жұмыс немесе жылудың мөлшері осы формалар арқылы берілген энергияның өлшемі болып табылады.
Оқытудың техникалық құралдары: интерактивті тақта, проектор сызба – кестелер, видео-, дыбыс аппаратурасы.

Оқытудың әдістері мен түрлері: баяндау, сұрақ – жауап, түсіндіру, кіріспе лекция

Деңгейлік тапсырмалар:

1деңгей. Физикалық химия пәні және оның мақсаттары жөнінде жазыңыз.

2-деңгей. Термодинамика нені зерттейді және оның түрлері. Химиялық термодинамика деген не, оның міндеттерін түсіндіріңіз.

3-деңгей. Жүйе, жүйенің күйлері. Интенсивтік және экстенсивтік факторлардың маңызын көрсетіңіз.

1. 
   Х.Қ. Оспанов, Д.Х. Қамысбаев, Е.Х., т.б. Физикалық химия. Алматы: 2014, 544 б.
   
2. 
   П. Эткинс, Дж. Де Паула. Физикалық химия. Тепе-теңдік термодинамика. Т-1, Алматы: 2012.
   
3. 
   Ә. Қоқанбаев. Физикалық және коллоидтық химия. Алматы: 2011, 488 б.
   
4. 
   П. Эткинс. Физическая химия. Т-1, 2002.
   

2-лекция. Тақырыбы: Химиялық реакцияның жылу эффектісі. Химиялық реакцияның жылу эффектісінің температураға тәуелділігі. Идеал газ. Идеал газдың әртүрлі жағдайдағы ұлғаю жұмысы

2. 
   Жылусыйымдылық.
   
3. 
   Термохимия. Гесс заңы.
   
4. 
   Жылу эффектілерінің температураға байланыстылығы. Кирхгоф заңы.
   

Термодинамиканың бірінші заңы жұмыс, жылу және жүйенің ішкі энергиясының өзгеруінің арасындағы байланысты көрсетеді. Кез келген процесте жүйенің ішкі энергриясының өзгеруі

U  U ₂  U₁ жүйеге берілген жылу Q мен жүйе жасаған жұмыстың А айырымына тең болады:

∆U = Q – A (2.1)

Алайда жылу мен жұмыс мұндай қасиет көрсете алмайды, өйткені олар процестің жүру жолына байланысты болады және олар күйдің функциясы емес. Сондықтан өзгерістері өте аз процесс үшін теңдеуді (2.1) былайша жазамыз:

Теңдеулердегі (2.1) және (2.2) жұмыс А жалпы түрде күш пен жолдың көбейтіндісімен анықталып, көп жағдайда газдың ұлғаю жұмысын қарастырады. Демек:

1
болады. Бұл жағдайда термодинамиканың бірінші заңы мынадай түрде жазылады:

2

dU = δQ – PdV немесе ∆U = Q – _ P  dV

1

Жұмыстың басқа түрлері болғанда δА-ның орныны соларға сәйкес төмендегідей өрнектеуге болады. Егер Р салмақты жоғары көтеру арқылы жұмыс жасалса, онда:

2

dU = δQ – PdV немесе ∆U = Q – _ P  dV

1

Жұмыстың басқа түрлері болғанда δА-ның орныны соларға сәйкес төмендегідей өрнектеуге болады. Егер Р салмақты жоғары көтеру арқылы жұмыс жасалса, онда:

Ал заряды dе потенциал айырымы φ болатын нүктелер арасында тасығанда істелетін жұмыс былайша анықталады:

Егер сұйықтықтың беттік ауданы өзгергенде жасалатын жұмысты қарастырсақ, ол мынаған

Термодинамиканың бірінші заңы дифференциалды түрде былай жазылады:

Осы уақытқа дейін тұйық жүйені қарастырдық. Егер изоляцияланған жүйені қарастырсақ, ол үшін δQ = 0; A = 0 болады. Осыған орай ондай жүйелерге термодинамиканың бірінші заңы былай жазылады:

Ашық жүйелер үшін ішкі энергия – жүйенің массасына байланысты болатын экстенсивтік шама. Сондықтан ашық жүйелер үшін термодинамиканың бірінші заңы былай жазылады:

∆U = Q – A + E_м және dU = δQ – δA – δЕ_м (2.6)
Мұндағы E_м - жүйенің массасының өзгеруіне байланысты энергия.

Термодинамиканың бірінші заңының көп тұжырымдарының бірі – бірінші текті мәңгілік двигатель жасауға болмайтындығы. Ондай двигатель – энергия жұмсамай жұмыс істейтін двигатель. Әрине оның болуы мүмкін емес, өйткені ол термодинамиканың бірінші заңына қарсы келеді.

Термодинамиканың бірінші заңын кейбір процестерге қолданып көрейік.

Идеал газдың изотермиялық ұлғаюын қарастырайық. Бұл процесс қайтымды деп есептейік. Сонда Гей Люссак Джоуль заңына сәйкес жүйенің ішкі энергиясы қарастырып отырған жағдайда өзгермейді, яғни ∆U = 0. Ендеше Q = А яғни газға берілген жылудың бәрі ұлғаю жұмысын жасауға кетеді екен. Сонымен идеал газдың қайтымды изотермиялық ұлғаю жұмысы берілген жылудың нәтижесінде болатынын көреміз. Ол жұмыстың шамасы мынаған тең:

1. 
   ^v₂
   

Егер изохоралық процесті қарастырсақ, онда V = const немесе dV = 0. Ендеше _ PdV  0

1

және ∆U_υ = Q_v яғни барлық жылу жүйедегі ішкі энергияны аттыруға жұмсалады.

Жоғарыда қарастырылғандардан екі түрлі жағдайда: 1) Р = const және 2) V = const

жылудың (Q_p және Q_v), күйдің функциялық қасиетін көрсететінін білуге болады.

2. 
   Жылусыйымдылық. Температураның өсуіне немесе температураның жүйеге берілген жылудың қатынасын жүйенің (заттың) жылусыйымдылығы деп атайды. әрине қарастырылып отырған жағдайда химиялық реакция жүрмей, зат бір агрегаттық күйден екінші агрегаттық күйге ауысып, А = 0 болуы керек.
   

Жылусыйымдылық орташа және шын жылусыйымдылық болып екіге бөлінеді. Орташа жылусыйымдылық (С) берілген жылу температурасының айырмашылығының қатынасымен анықталады:

Тәжірибені жүргізу жағдайына байланысты жылусыйымдылық изохоралық (С_v) және изобаралық (С_р) болып екіге бөлінеді. Алғашқысы – көлем, ал қысым тұрақты болғанда изобаралық жылусыйымдылық болады. Көлем тұрақты болғанда жылудың бәрі жүйенің тек ішкі энергиясын арттыруға кетеді, ал қысым тұрақты болғанда ішкі энергияның артуымен қатар, ұлғаю жұмысы да жасалады. Изохоралық процесте жылу ішкі энергияның өзгерісіне, ал изобаралық процесте жылу энтальпияның өзгерісіне тең екенін ескеріп, былай өрнектеуге болады:

теңдеуін еске алып, дифференциалдайық:

1 моль газ үшін:

Тәжірибелік мәліметтер температураға байланысты газдың шын жылусыйымдылығының өзгеруін мынадай жалпы теңдеумен көрсетеді:

Сұйықтардың да жылусыйымдылықтары температураға байланысты өзгереді. Мысалы, судың меншіктіжылусыйымдылығы температураға байланысты былай өзгереді:

Ал сынаптың жылусыйымдылығы температура артқан сайын кемиді. Органикалық сұйықтардың жылусыйымдылықтары да температурамен сызықтық байланысты болады:

Мұндағы а және в- тұрақты шамалар.

Судың басқа заттарға қарағанда жоғары меншікті жылусыйымдылығы болатынын атап өткен жөн. Мысалы, судың меншікті жылусыйымдылығы калория бойынша – 1; ал этилдік спиртте – 0,5; темірде – 0,1; шыныда – 0,2 болады. Судан гөрі тек сұйық гелий мен сұйық сутегінің меншікті жылусыйымдылықтары көп (1,25 және 3,4).

Судың жылусыйымдылығының жоғары болуына байланысты теңіз бен мұхиттардағы сулардың температурасы бірдей болады.

Қатты заттар үшін С_p мен Cv айырмашылығы температура төмен болған сайын азайып, өте төменгі температурады ол айырмашылық жойылады. Ал абсолюттік нөл температурасында қатты дененің жылусыйымдылығы нөлге дейін кемиді.

2. 
   Термохимия. Гесс заңы. Реакция өнімдерінің ішкі энергиясыреакцияға түскен заттардың ішкі энергиясынан өзгеше болатындықтан, химиялық процестер кезінде жүйенің ішкі энергиясы өзгереді. Химиялық реакциялар кезіндегі ішкі энергияның өзгеруі жылуды сіңіру немесе бөлу және жұмыс істелудің нәтижесінде болады. Реакция нәтижесінде бөлінетін немес реакция жүру үшін берілетін жылу реакцияның жылу эффектісі деп аталады.
   

Жылу эффектісінің шамасы бастапқы заттар мен реакция өнімдерінің агрегаттық күйіне байланысты болады. Мысалы, сутектің жануы нәтижесінде газ күйіндегі және сұйық күйдегі өнімдер алынуы мүмкін. Осыған орай реакцияның жылу эффектілері әр түрлі болады:

Гесс заңы тұрақты көлемде жүретін процестерге (онда жылу эффектісі Q = ∆U) және тұрақты қысымда жүретін процестерге (онда жылу эффектісі Q = ∆H) қолданылады.

Гесс заңынан бірнеше салдар шығады.

0

Бірінші салдар. Химиялық реакцияның жылу эффектісі (∆Н_р ) реакция өнімдерінің түзілу энтальпияларының қосындысынан әрекеттесуші заттардың түзілу энтальпияларын алып тастағанда шығады.

Үшінші салдар. (Мұны Лавуазье-Лаплдас заңы деп те атайды). Тура реакцияның жылу эффектісін кері реакцияның жылу эффектісіне тең, тек таңбасы қарама-қарсы.

2. 
   Жылу эффектілерінің температураға байланыстылығы. Кирхгоф заңы. Жүйенің ішкі энергиясының тұрақты көлемде өзгеруін температура бойынша дифференциалдағанда былай өрнектелді:
   

Олай болса: (d(∆U)dT)_v = С_v,2 – C_v,1 = ∆C_v (2.18) Мұндағы C_v,1-жүйенің бастапқы күйінің изохоралық жылусыйымдылығы, С_v,2-жүйенің соңғы изохоралық жылусыйымдылығы, ∆C_v-жүйенің бастапқы күйінен (1) соңғы күйіне (2) ауысқандағы изохоралық жылусыйымдылығының өзгеруі.

Жалпы жағдайда изохоралық жылусыйымдылықтың өзгеруі үшін мынадай формуланы жазуға болады:

∆C_v = ∑(nC_v)_соңғы – ∑(nC_v)_баст (2.19) Тұрақты қысымдағы процестер үшін осыларға ұқсас былай өрнектей аламыз:

Егер С₁ = C₂ болса, онда Кирхгоф заңы бойынша жылу эффектісі температураға байланыссыз болады (∆С = 0). Ол бастапқы және соңғы заттар кристалдық күйде болғанда байқалады. Өйткені қатты дененің жылусыйымдылығы олардың құрам бөліктерінің жылусыйымдылықтарының қосындысына тең. Сол себептен мұндай реакциялардың жылусыйымдылықтары іс жүзінде температураға тәуелсіз болады.

2. 
   Жылу эффектілерінің түрлері. Q_P және Q_V өзара байланысы. Жану, еру, түзілу жылулары. Жылу эффектілерінің калориметр деген аспаппен өлшейді. Мұндай аспаптармен өлшегенде көп жағдайда көлем тұрақты болады, сол себептен онда өлшенген жылуды Q_v деп белгілейді. Ал техника мен көптеген химиялық есептеулерде тұрақты қысымдағы реакциялардың жылуын өлшеуге (Q_р) тура келеді. Ал олардың айырмашылығы қысым тұрақты болғанда (p = const), ұлғаю жұмысына тең. Оны былай көрсетуге болады. Егер реакция кезінде көлем ұлғайып (∆V), ал сыртқы қысым Р болса, онда жасалған жұмыс Р∆V болады. Егер реакциядан 1 моль газ бөлінсе, онда ол Р∆V жұмысын жасайды:
   

Егер реакцияға газ қатысатын болса, онда жоғарыда көрсетілген шаманы (P∆V) міндетті түрде ескеру керек. Еске алатын шама реакциядан мольдік санының айырмасына тура пропорционал болады:

Түзілу жылуы 25⁰С (298К) температурада, 1 атм қысымда түзілген қосылыстың 1 моліне шаққан жылу. Осы көрсетілген жағдайдағы түзілу жылуы стандарттық тузілу жылуы деп аталады.

Гесс заңы бойынша реакцияның жылу эффектісі реакция өнімдерінің жай заттардан түзілгендегі түзілу жылуларымен реакцияға қатысатын заттардың жай заттардан түзілгендегі түзілу жылуларының айырмасына тең. Осы айтылғанға байланысты мынадай реакцияны мысал етіп қарастырайық:

aА + вВ = сС + dD
Мұндағы а, в, с, d - формуладағы А, В, С және D заттарының алдында тұрған коэффициенттер. Осы заттардан стандарттық түзілу жылуларын ∆Н⁰_түз.А; ∆Н⁰_түз.B; ∆Н⁰_түз.С және ∆Н⁰_түз.D деп белгілейміз. Сонда реакцияның жылу эффектісі мынаған тең болады:
∆Н⁰_Х = (с∆Н⁰_түз.С + d∆Н⁰ ) – (а∆Н⁰ + b∆Н⁰ )
түз.D түз.А түз.B

түз.D түз.А түз.B

немесе жалпы түрде: ∆Н⁰_Х = ∑(n₁∆Н⁰_{түз. өн}) – ∑(n₂∆Н⁰_{түз. баст. қос}) (2.23)

мұндағы ∑ - түзілу жылуларының қосындысы, баст. қос. - бастапқы қосылыстар. Бүл теңдеуден (2.23) реакция өнімдері мен бастапқы заттардың стандарттық түзілу жылулары белгілі болғанда, реакцияның жылу эффектісін есептеп табуға болады немесе басқа заттардың түзілу жылулары мен реакция жылу эффектісі белгілі болғанда, бір заттың түзілу жылуын есептеп табуға болады. Мысалы, кристалдық алюминий оксиді Аl₂O₃/(α-коррунд) мен газ күйіндегі күкірт (VI) оксидінен

- SO₃ түзілетін алюминий сульфатының энтальпиясын есептейік:

Анықтамалардан мыналар белгілі:

∆Н⁰_тұз.Аl₂O₃ = - 1.676 кДж

∆Н⁰_тұз.SO_3(г) = - 3443 кДж/моль

∆Н⁰_тұз.Аl₂(SO₄)₃ = - 395.8 кДж (2.24)

Теңдеуді пайдаланып реакцияның ∆Н-ын есептейік:

Жоғарыда баяндалғандай, егер реакцияға қатысатын барлық заттардың жану жылулары белгілі болса, онда сол реакцияның өзінің жылу эффектісін есептеуге болады (2.24-теңдеу):

1деңгей. Жылусыйымдылық деген не? Орташа және шын жылусыйымдылық жөнінде жазыңыз.

2-деңгей. Изобаралық және изохоралық жылусыйымдылықты түсіндіріңіз.

1. 
   3-деңгей. Жылу эффектілерінің температураға байланыстылығы. Кирхгоф заңының маңызын көрсетіңіз.
   

1. 
   Х.Қ. Оспанов, Д.Х. Қамысбаев, Е.Х., т.б. Физикалық химия. Алматы: 2014, 544 б.
   
2. 
   П. Эткинс, Дж. Де Паула. Физикалық химия. Тепе-теңдік термодинамика. Т-1, Алматы: 2012.
   
3. 
   Ә. Қоқанбаев. Физикалық және коллоидтық химия. Алматы: 2011, 488 б.
   
4. 
   П. Эткинс. Физическая химия. Т-1, 2002.
   

2. 
   Карно циклі және максимальды пайдалы әсер коэффициенті. Карно-
   

2. 
   Энтропияның өзгерісін есептеу.
   
3. 
   Термодинамикалық түсініктің ықтималдығы Больцман теңдеуі.
   

қайтымды және қайтымсыз процестер үшін энтропияның өзгерісін есептеу әдістерін үйрету.

Термодинамиканың екінші заңына 1747 ж М.В.Ломоносов мынадай анықтама берді: жылу өздігінен суық денеден ыстық денеге ауыспайды. Термодинамиканың екінші заңының әрі қарай дамуына Сади Карно, Клаузиус, Максвелл, Томсон, Больцман дейтін ғалымдардың есімдерімен байланысты.

Термодинамиканың екінші заңы химиялық процестің жүру бағытын қарастырады. Өз еркімен жүретін процестердің қаншалықты мүкін екенін білу үшін энтропия деген ұғым қабылданаған. Энтропия деген сөзді 1865 жылы Клаузиус гректің «эн» – ішкі және «тропе» – айналу деген мағынадағы сөздеріне негіздей отырып, ғылымға енгізген. Энтропия дифференциалды теңдеуден табылады, бұл жерде оны есептеу үшін интегралдау тұрақтысы қажет. Сондықтан термодинамиканың бірінші және екінші заңының көмегімен энтропияның абсолютті мәнін емес, тек оның өзгерісін ∆S анықтаймыз. Энтропия дегеніміз жүйенің белгілі бір күйінің функциясы. Энтропия ұғымы арқылы екінші заңға тағы бір анықтама беруге болады: энтропия – жүйенің біртекті күй функциясы. Бұл анықтама бірінші және екінші заңның формальды түрде ұқсастығын көрсетеді, яғни бірінші заңда күй функциясы ретінде ішкі энергия алынса, екінші заңда энтропия алынады.

Сонымен қатар бірініші заңның негізгі теңдеуінде δQ = dU + δA ішкі энергияның аз өзгеріске ұшыраған мөлшері толық дифференциал күйінде алынса, екінші заңның теңдеуіндегі энтропияның өзгерісі де толық дифференциал болады: