Содержание
- 2. ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать знания об основах химической термодинамики, первом законе термодинамики и законе Гесса. РАЗВИВАЮЩАЯ:
- 3. Термодинамика - это наука, изучающая взаимные превращения различных видов энергии, связанные с переходом энергии в форме
- 4. Медико-биологическое значение темы
- 5. Термодинамика - теоретическая основа при осуществлении химического и биологического синтеза при изготовлении лекарственных препаратов. Медико-биологическое значение
- 6. Медико-биологическое значение темы Термодинамический метод исследования является одним из наиболее надежных способов изучения обмена веществ и
- 7. Основные понятия и термины Термодинамическая система (ТД система) - это любой объект природы, состоящий из достаточно
- 8. Основные понятия химической термодинамики Часть объектов природы, не входящих в систему, называется средой. Важными характеристиками системы
- 9. Открытая система (живой организм) Закрытая система (запаянная ампула с лекарством) Изолированная система (термос) Классификация систем по
- 10. Основные понятия химической термодинамики Фаза - это часть системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами, отделенная
- 11. Основные понятия химической термодинамики В зависимости от фазового состояния различают: 1. Гомогенные системы. Это системы, в
- 12. Основные понятия химической термодинамики Термодинамическое состояние системы - совокупность всех физических и химических свойств системы. Качественно
- 13. Основные понятия химической термодинамики
- 14. Основные понятия химической термодинамики Термодинамические параметры называются стандартными, если они определяются при стандартных условиях. К стандартным
- 15. Основные понятия химической термодинамики Термодинамический процесс - переход системы из одного равновесного состояния в другое, сопровождающийся
- 16. Основные понятия химической термодинамики В зависимости от того, какой из параметров состояния при протекании термодинамического процесса
- 17. Функции состояния системы В термодинамике для определения изменения энергии системы пользуются различными энергетическими характеристиками, которые называются
- 18. Функции состояния системы К термодинамическим функциям системы относятся: 1. Внутренняя энергия (U). 2. Энтальпия (Н). 3.
- 19. Функции состояния системы 1. Внутренняя энергия (U) Внутренняя энергия системы складывается из кинетической энергии движения молекул
- 20. Внутренняя энергия (U): Абсолютное значение внутренней энергии измерить невозможно, поэтому измеряют ее приращение: ΔUсистемы = Uкон
- 21. Знак ΔU: (+) значения: система получила энергию; (-) значения: система потеряла энергию. 2H2O(г) → 2H2(г) +
- 22. Знак ΔU: (+) значения: система получила энергию; (-) значения: система потеряла энергию. 2H2O(г) → 2H2(г) +
- 23. Функции состояния системы ΔU=Q V , где Q V - теплота изохорного процесса. ΔU - кДж/моль
- 24. Единицы измерения энергии: Джоуль = Дж Так как Дж очень маленькая величина, обычно используют кДж. калория
- 25. Калория – это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 г воды на 1oC (от 14.5 to
- 26. Первый закон термодинамики Первый закон термодинамики является постулатом: он не может быть доказан логическим путем, а
- 27. Первый закон термодинамики Химические процессы сопровождаются изменением энергии.
- 28. Первый закон термодинамики Является количественным выражением всеобщего закона природы о вечности материи и движения: энергия в
- 29. Вечный двигатель первого рода невозможен (работа требует энергии). Первый закон термодинамики
- 30. Система получает теплоту за счет работы внешних сил. Система теряет теплоту за счет совершение ею работы
- 31. Q w>0 Q>0 w U Как изменяется внутренняя энергия системы?
- 32. На что расходуется теплота, подведенная к системе?
- 33. Первый закон термодинамики Пример: Первая ситуация: идеальный газ находится в изолированном цилиндре с поршнем.
- 34. Первый закон термодинамики Что произойдет с газом, если поршень будет перемещаться?
- 35. Первый закон термодинамики Если цилиндр изолирован, температура будет расти, атомы будут двигаться быстрее, а давление повышаться.
- 36. Первый закон термодинамики Δx При этом внешние силы совершат работу в продвижении поршня: W = PΔV
- 37. Первый закон термодинамики Δx Работа, проделанная над газом, равна изменению внутренней энергии газа: W = ΔU
- 38. Первый закон термодинамики Вторая ситуация: цилиндр помещен на горячую плиту. Что произойдет с газом?
- 39. Первый закон термодинамики Атомы будут двигаться быстрее, в системе будет увеличиваться внутренняя энергия: Q = ΔU
- 40. Первый закон термодинамики F Что произойдет, если к системе одновременно подвести теплоту и продвинуть поршень?
- 41. Первый закон термодинамики F Подведенная теплота будет расходоваться на увеличение внутренней энергии и на совершение системой
- 42. Первый закон термодинамики Теплота, подведенная к системе, расходуется только на увеличение внутренней энергии системы и на
- 43. Теплота и работа: приращение внутренней работы ± Q = ΔU ± W Работа, совершаемая системой (+)
- 44. В биологических системах теплота обычно отдается системой во внешнюю среду, а работа совершается за счет убыли
- 45. Первый закон термодинамики Теплота (Q) - форма передачи энергии, посредством хаотического столкновения частиц соприкасающихся систем, системы
- 46. Первый закон термодинамики Работа (W) - форма передачи энергии от системы в окружающую среду или другой
- 47. Падающий груз поворачивает лопасти вертушки в изолированном стакане воды. Температура воды возрастает из-за механической работы внутри
- 48. Пар, идущий из чайника, заставляет вертушку крутиться в обычной паровой турбине. Работа, совершаемая паром, поднимает небольшой
- 49. Теплота расширения в изобарном процессе: W= p·ΔV, где ΔV - изменение объема системы, ΔV=V2-V1 Энтальпия (от
- 50. Энтальпия HCl раствор HCl раствор H 2 (г)
- 51. Функции состояния системы Из первого закона ТД: Q = ΔU + W Qр = ΔU +
- 52. Функции состояния системы Т.к. ΔН=Qр, => ΔН = ΔU + р·ΔV [кДж·моль-1] Энтальпию часто называют «тепловой
- 53. Эндотермический процесс, ΔН>0 Экзотермический процесс, ΔН Функции состояния системы
- 54. Энтальпия (H): Абсолютное значение энтальпии измерить невозможно, поэтому измеряют ее приращение: ΔHсистемы = Hкон - Hнач
- 55. Энтропия (S) характеризует связанную энергию. В реальных необратимых системах только часть энергии превращается в работу, другая
- 56. Функции состояния системы ΔS=Qmin/T, [Дж · моль-1 · К-1]. Энтропия (по Клаузиусу) - функция состояния система,
- 57. Функции состояния системы Энтропия связана с вероятностью состояния системы уравнением Больцмана: S=КБ · InW, где KБ-постоянная
- 58. Чем выше энтропия, тем больше неупорядоченность системы.
- 59. Энтропия Sкристалла Sжидкости Sгаз Твердое тело Жидкость Газ
- 60. Энтропия Энтропия, S Твердое тело Жидкость Газ Плавление Кипение Температура, К
- 61. Функции состояния системы Ростом энтропии ΔS>0 сопровождаются такие самопроизвольные процессы, как испарение жидкости, таяние льда, растворение
- 62. Как бы Вы описали объект, у которого S=0? 0 K Абсолютно твердый кристалл без движения Чисто
- 63. “Мама, это не моя вина… Это Вселенная хочет, чтобы моя комната выглядела так!” Энтропия Вселенной всегда
- 64. Для изолированных систем является самопроизвольного протекания процессов: Самопроизвольный процесс Обратный процесс Состояние равновесия ΔS>0 ΔS ΔS=0
- 65. Приращение энтропии: 1.) Ag+(р-р)+ Cl-(р-р)→AgCl(к) 2.) NH4Cl(к)→ NH3(г)+ HCl(г) 3.) H2(г) + Br2(г)→2HBr(г) 1)ΔS 2)ΔS >
- 66. 4. Свободная энергия Гельмгольца ΔF = ΔU - TΔS Свободная энергия Гельмгольца -термодинамический потенциал, убыль которого
- 67. Функции состояния системы При протекании изобарно-изотермических процессов: 5. Свободная энергия Гиббса (G) Энергия Гиббса (G) -
- 68. Функции состояния системы Анализ уравнения: 1 Энтальпийный фактор ΔH. Определяет стремление системы снизить свою энергию за
- 69. Функции состояния системы Величина ΔG служит критерием возможности самопроизвольного протекания процессов. Процесс протекает самопроизвольно, если ΔG
- 70. Влияние температуры на величину ΔG: 1. При ΔН>0 , ΔS>0 , процесс протекает самопроизвольно только при
- 71. Функции состояния системы μ=G(x)/n(x), отсюда G(х)=n(х)·μ(х). Если система состоит из нескольких веществ x1, x2, x3…, то:
- 72. Функции состояния системы Для вещества, находящегося в растворе, μ зависит от концентрации раствора, и природы растворителя.
- 73. Вопросы для самоконтроля Что Вы понимаете под термодинамической системой? Охарактеризуйте термодинамические функции состояния (внутренняя энергия, энтальпия,
- 74. СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!
- 75. Лекция 2 Термохимия. Второй закон термодинамики. Химическое равновесие Основные понятия. Закон Гесса и его следствия. Второй
- 76. ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать знания об основах химической термодинамики, втором законе термодинамики и химическом равновесии. РАЗВИВАЮЩАЯ:
- 77. Раздел ТД, изучающий изменение энергии при протекании химических процессов, называется химической термодинамикой или термохимией. Термохимия
- 78. Основные понятия термохимии Химическая реакция как термодинамический процесс, заключается в превращении одних веществ в другие за
- 79. Основные понятия термохимии Термохимическое уравнение - условное изображение физико-химического процесса.
- 80. Особенности термохимических уравнений: 1. Уравнения записываются с учетом ТД функций состояния системы (ΔH, Δ S). 2.
- 81. 1. Основные понятия термохимии Тепловой эффект (Q, кДж·моль-1 ) - энергия, которая выделяется или поглощается в
- 82. Основные понятия термохимии Стандартный тепловой эффект - теплота физико-химического процесса, протекающего в стандартных условиях: Т=298К, р=101,3
- 83. Частным выражением 1-го начала термодинамики применительно к химическим процессам является закон Гесса (1840 г): Приращение энтальпии
- 84. Приращение энтальпии (ΔH) ΔH = H2 – H1 Энтальпия является функцией состояния. A B С Приращение
- 85. Закон Гесса Например: Если С (т) + О2 (г) = СО2 (г), ΔН1; или провести процесс
- 86. Приращение энтальпии (ΔH) В реакции: ΔH = Hпродукты - Hреагенты ΔH > 0 - теплота поглощается,
- 87. Энергия выделяется ⇒ Экзотермическая реакция Реагенты Продукты Экзотермический процесс ΔH теплота выделяется. Энтальпия, кДж
- 88. Энергия поглощается ⇒ Эндотермическая реакция Продукты Реагенты Эндотермический процесс ΔH > 0 - теплота поглощается Энтальпия,
- 89. Закон Гесса: Из первого закона термодинамики: ΔUсистема = -ΔUсреда Каждому экзотермическому процессу соответствует эндотермический процесс.
- 90. Задача: Реакция происходит в присутствии катализатора MnO2: 2KClO3(к) → 2KCl(к) + 3O2(г) ΔH = -89.7 кДж
- 91. Определите знак теплового эффекта процесса: Плавление льда? Кристаллизация воды ? Горение свечи? Взрыв динамита?
- 92. Закон Гесса Расчеты тепловых эффектов реакций (ΔН0х.р.) по термохимическим уравнениям производят либо по теплотам образования веществ,
- 93. Калори́метр (от лат. calor - тепло и metor - измерять) прибор для измерения количества теплоты, выделяющейся
- 94. Закон Гесса Энтальпия образования вещества (теплота образования) – это тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества
- 95. Закон Гесса Энтальпия образования, измеренная при стандартных условиях, называется стандартной энтальпией образования и является справочной величиной,
- 96. Первое следствие закона Гесса ΔН0проц. = ∑nΔН0обр(прод) - ∑nΔН0обр(реагент), ΔН0проц.[кДж ·моль-1]. Тепловой эффект процесса равен алгебраической
- 97. CS2(к) + 3O2(г) → CO2(г) + 2SO2(г) ΔН0обр: 87.9кДж/моль 0 кДж/моль -393.5 кДж/моль -296.8 кДж/моль Каждое
- 98. CS2(к) + 3O2(г) → CO2(г) + 2SO2(г) ΔН0обр: 87.9кДж/моль 0 кДж/моль -393.5 кДж/моль -296.8 кДж/моль ΔН0проц.=
- 99. Закон Гесса Для многих органических соединений невозможно одновременно синтезировать сложное вещество из простых и при этом
- 100. Закон Гесса Энтальпия сгорания (теплота сгорания) – тепловой эффект реакции сгорания 1 моля вещества до высших
- 101. Закон Гесса Энтальпия сгорания, измеренная при стандартных условиях, называется стандартной, обозначается ΔН0сгор.(Х) [кДж · моль-1]. Энтальпии
- 102. ΔН0проц. = ∑nΔН0сгор(реаг.) -∑nΔН0сгор(прод.), [кДж · моль-1] Второе следствие закона Гесса: Тепловой эффект химического процесса равен
- 103. Закон Гесса Задача 2. Рассчитать тепловой эффект реакции спиртового брожения глюкозы, исходя из стандартных энтальпий сгорания:
- 104. Закон Гесса Закон Гесса и его следствия применяют в научной диетологии. С его помощью оценивают калорийность
- 105. Пищевая калорийность 1000 кал = 1 ккал Так... Пончик с калорийностью в 500 ккал на самом
- 106. Пищевая калорийность
- 107. Закон Гесса Коэффициенты калорийности основных компонентов пищи равны: К (белков и углеводов) = 16,5 – 17,2
- 108. Закон Гесса Для расчета калорийности пищевых продуктов используют формулы: По нижней границе: К = 16,5 m(б)
- 109. Закон Гесса Задача 3. Рассчитайте калорийность 300 граммов порции рыбы, если известно, что в 100 г
- 110. Закон Гесса На основании данных по калорийности пищевых продуктов, составляется научно- обоснованные нормы их потребления для
- 111. Закон Гесса Суточная потребность человека в энергии составляет: 1. При легкой работе в сидячем положении-8400-11700 кДж
- 112. Второй закон термодинамики устанавливает направление протекания самопроизвольных процессов. Второе начало термодинамики
- 113. Второе начало термодинамики Существуют различные равнозначные по смыслу формулировки 2-го начала термодинамики. М.В. Ломоносов (1850), Р.
- 114. Второе начало термодинамики
- 115. Второе начало термодинамики 200° 100°
- 116. Второе начало термодинамики 200° 100°
- 117. Второе начало термодинамики 200° 100°
- 118. Второе начало термодинамики 150°
- 119. Второе начало термодинамики 150°
- 120. У. Кельвин (1854): Никакая тепловая машина не может полностью превратить тепло в работу: часть его обязательно
- 121. Второе начало термодинамики В. Освальд (1888): Невозможен вечный двигатель второго рода, т.е. невозможно полное превращение теплоты
- 122. Второе начало термодинамики Паровой двигатель
- 123. Второе начало термодинамики Больцман: самопроизвольно могут протекать только такие процессы, при которых система из менее вероятного
- 124. Второе начало термодинамики Для изолированной системы (при Е=const, V= const) критерием самопроизвольности процесса является энтропия (S).
- 125. Самопроизвольные процессы Пример Свободное перемещение газа Вентиль закрыт Вакуум Газ
- 126. Самопроизвольные процессы Пример Свободное перемещение газа Вентиль открыт Газ Увеличение энтропии Равновесие Газ
- 127. Второе начало термодинамики Современная формулировка: энергия любого вида может переходить от одного тела к другому только
- 128. Второе начало термодинамики Для процессов, протекающих при р=соnst и Т=соnst, роль термодинамического потенциала выполняет энергия Гиббса
- 129. Второе начало термодинамики В условиях постоянной температуры и давления самопроизвольно могут протекать только такие процессы, при
- 130. Второе начало термодинамики Математическое выражение 2-го начала термодинамики: ΔG0пр. = ∑nΔG0обр(прод) - ∑nΔG0обр(реагент), ΔG0пр.= ΔН0 –
- 131. Биоэнергетика
- 132. Особенности организации живых систем: Биологические системы являются открытыми. Процессы в живых системах в конечном итоге необратимы.
- 133. Биоэнергетика Основным источником энергии для организма человека является химическая энергия, заключенная в пищевых продуктах, часть которой
- 134. Биоэнергетика Химическая энергия также расходуется на совершение внешней работы, связанной с перемещениями человека, его трудовой деятельностью
- 135. Белки, жиры и углеводы служат субстратами окислительного фосфорилирования - одного из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего
- 136. Энергетический обмен в клетке в основном связан с расщеплением макроэргических связей АТФ. Энергетический обмен Энергия Энергия
- 137. Энергетический обмен Энергия АТФ используется, например, для биосинтеза белка. Реагенты Продукты
- 138. Биоэнергетика Состояние открытой системы, для которой характерно постоянство ее параметров, неизменность во времени скоростей притока и
- 139. Биоэнергетика В термодинамике открытых систем важной величиной является производная энтропии по времени, которая показывает прирост энтропии
- 140. Теорема Пригожина dS/dt = dS орг/dt орг + dS среда/dt среда dS/dt – скорость изменения энтропии;
- 141. Биоэнергетика Производство энтропии возрастает в период эмбриогенеза, при процессах регенерации и при росте злокачественных новообразований.
- 142. Вопросы для самоконтроля В чем состоят особенности термохимических уравнений? Сформулируйте закон Гесса и его следствия. Сформулируйте
- 143. СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!
- 144. Химическое равновесие
- 145. Равновесное состояние - такое состояние системы, когда при постоянных внешних условиях параметры системы не изменяются во
- 146. Химическое равновесие Истинное CO + H2O CO2 + H2 Метастабильное 2H2 + O2 = 2H2O
- 147. Термодинамика химического равновесия Состояние химического равновесия характеризуют законом действующих масс. Для обратимой химической реакции вида: aA
- 148. Закон действующих масс (гомогенные системы) aA + bB dD + eE c(A) = [A] = const
- 149. Термодинамика химического равновесия Константа химического равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры и не зависит
- 150. Сдвиг химического равновесия Анри Луи Ле Шателье (1884): Любое воздействие на систему, находящуюся в состоянии химического
- 151. Влияние температуры Реакция эндотермическая – Q, ΔH > 0 при повышении температуры при понижении температуры Реакция
- 152. Принцип Ле Шателье CaCO3 CaO + CO2 – Q (ΔH > 0) при повышении температуры 2NO
- 153. Влияние концентрации Введение реагента Удаление реагента Введение продукта Удаление продукта Kc = const При V =
- 154. Принцип Ле Шателье 2SO2 + O2 2SO3 при увеличении концентрации О2
- 155. Влияние давления aA + bB dD + eE если d + e = a + b
- 156. Принцип Ле Шателье Δn(газ.) > 0 при повышении давления при понижении давления Δn(газ.) при повышении давления
- 157. Влияние давления N2 + 3H2 2NH3 Δn(газ.) = 2 – 4 при повышении давления
- 158. Принцип Ле Шателье Катализатор не влияет на Kc не является реагентом или продуктом => не смещает
- 159. Термодинамика химического равновесия Направление данной химической реакции общего вида: aA + bB cC + dD при
- 160. Термодинамика химического равновесия Пс – величина стехиометрического соотношения концентраций веществ, участвующих в реакции при заданных условиях:
- 161. Термодинамика химического равновесия Анализ уравнения изотермы Если ПС > КС, то – протекает обратный процесс. Если
- 163. Скачать презентацию