Основные понятия термодинамики и возможность самопроизвольного протекания химической реакции. Энторопия.
Термодинамика есть наука о наиболее общих свойствах макроскопических систем произвольной физической природы, находящихся в равновесном состоянии, а также о процессах перехода между различными равновесными состояниями. Это феноменологическая наука, построенная на очень небольшом числе принципов, называемых началами термодинамики и являющихся обобщением опыта. Термодинамика как наука возникла под влиянием технических запросов первой половины XIX в., связанных с разработкой тепловых машин. В настоящее время законы термодинамики охватывают все формы существования материи и описывают не только физические, но и химические, биологические и информационные процессы. Законы термодинамики справедливы как в классической, так и в квантовой физике. Теоретическую основу современной термодинамики составляет статистическая физика, методы которой позволяют связать свойства микросостояний системы с её макроскопическими характеристиками.
Энтропи́я (от др.-греч. ἐντροπία — поворот, превращение) — в естественных науках мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит, и количество информации; в исторической науке, для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса).
Функция состояния. Уравнения Гиббса и Гельмгольца
Термодинами́ческая фу́нкция состоя́ния — в термодинамике некая функция, зависящая от нескольких независимых параметров, которые однозначно определяют состояние термодинамической системы. Значение термодинамической функции состояния зависит только от состояния термодинамической системы и не зависит от того, как система пришла в это состояние. Частным случаем функций состояний являются термодинамические потенциалы.
ГИББСА - ГЕЛЬМГОЛЬЦА УРАВНЕНИЯ - термо-динамич. соотношения, устанавливающие связь между внутренней энергией U и Гелъмголъца энергией (свободной энергией) F или между энтальпией H и Гиббса энергией (свободной энтальпией) G:
где T - темп-pa, V - объём, P - давление. Установлены в 1875 Дж. У. Гиббсом, ур-ние (1) использовал Г. Гельмгольц (H. Helmholtz).
Ур-ние (1) следует из определения энергии Гельмгольца F=U-TS и выражения для энтропии , ур- ние (2)-из определения энергии Гиббса G=H-TS и выражения для энтропии Ур-ние (1) позволяет по энергии Гельмгольца F(T, V)найти внутр. энергию U(T, V)и, следовательно, теплоёмкость при пост. объёме. Ур-ние (2) позволяет по энергии Гиббса G(T, P)найти энтальпию H(T, P)и, следовательно, теплоёмкость при пост. давлении.
Макс. работа, к-рую может совершить система в тепловом контакте с окружающей средой , удовлетворяет Г. - Г. у..
Эта макс. работа за вычетом работы против сил давления P(V2- V1)(максимальная полезная работа) удовлетворяет Г. - Г. у. . (Различие между макс. работой и максимальной полезной работой существенно для газообразных систем.) Г. - Г. у. применяются в термодинамич. теории гальванич. элеменюв, использовались при установлении третьего начала термодинамики и его следствий.