Вопрос 3

Гетероге́нная систе́ма (от греч. ἕτερος — разный; γένω — рождать) — неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела. Однородные части (фазы) могут отличаться друг от друга по составу и свойствам. Число веществ (компонентов), термодинамических фаз и степеней свободы связаны правилом фаз. Примерами гетерогенных систем могут служить: жидкость — насыщенный пар; насыщенный раствор с осадком; многие сплавы. Твёрдый катализатор в токе газа или жидкости тоже гетерогенная система (гетерогенный катализ). В технике гетерогенной системой является кирпичная и каменная кладка, состоящая из кладочных элементов (кирпича, природных или искусственных камней, бетонных блоков и др.) и строительного раствора.

• Фаза (в химии) — однородная по составу, строению и свойствам часть неоднородной системы, могущая быть механически отделённой

• Фаза (от греч. phasis — появление) — период, ступень в развитии какого-либо явления.

• Компоненты (в термодинамике и химии), независимые компоненты, химически индивидуальные вещества, из которых состоит термодинамическая система.

• К. называют не общее число составляющих систему веществ, а такое их число, которое достаточно для выражения состава любой фазы системы. Так, в системе из окиси кальция CaO и двуокиси углерода СО₂образуется соединение — углекислый кальций по реакции CaO + CO₂ Û CaCO₃. В этой системе за независимые К. можно принять CaO и CO₂, а CaCO₃ рассматривать как продукт их соединения. С равным правом за К. можно принять CaO и CaCO₃, а CO₂ считать продуктом термической диссоциации CaCO₃.

• Для К. характерно то, что масса каждого из них в системе не зависит от массы других (К. можно независимо вводить в систему и выделять из неё). Поэтому в химических системах, в которых составляющие вещества вступают в химические реакции, число К. определяется разностью между числом составляющих веществ и числом независимых химических реакций, могущих идти в системе. Систему, в которой вещества не реагируют друг с другом, называют физической (например, жидкая смесь бензол — глицерин), для неё число К. равно числу составляющих веществ. В зависимости от числа К. различают системы однокомпонентные, двухкомпонентные (двойные системы), трёхкомпонентные (тройные системы) и многокомпонентные (см. Фаз правило). Понятие К. было введено в 1875—76 американским физиком Дж. У.Гиббсом.

• СТЕПЕНИ СВОБОДЫ СИСТЕМЫ

• — в физ. химии и термодинамике число условий (температура, давление, концентрация), которые можно в известных пределах произвольно менять, не изменяя равновесия системы.

Пра́вило фаз (или правило фаз Гиббса) — соотношение, связывающее число веществ (компонентов), фаз и степеней свободы в гетерогенной системе.

Ответы на билеты по физ.химии (6-10 билеты)

6 Билет

1. Фундаментальные уравнения Гиббса. Характеристические функции. Энергия Гельмгольца, энергия Гиббса и их свойства:

Зависимость термодинамических потенциалов от их естественных переменных описывается основными уравнениями термодинамики – фундаментальными уравнениями Гиббса. В дифференциальной форме эти уравнения имеют вид: a) dU=

б) dH=(

где = - химический потенциал, который характеризует приращение соответствующего термодинамики потенциала при изменение количества данного вещества при фиксированных естественных переменных и неизменных количеств других веществ. Химических потенциал является движущей силой при проносе масс.

Функции называются характеристическими ,если все вещества термодинамической системы могут быть выражены через нее и ее частные производные по соответствующим переменным(естественные переменные )

Энергия Гельмгольца: F=U-TS

Рассмотрим изотермическую систему равновесно изменяющуюся. Согласно 1 началу термодинамики: -изменение внутренней энергии

:

– В изохорно термическом процессе .

.е энергия Гельмгольца равна той части внутренней энергии, которая может превратиться в работу.

Энергия Гиббса : G=U+pV-TS=H-TS=F+pV

В химии функция Гиббса применяется чаще чем функция Гельмгольца, это связано с тем, что химические реакции протекают в большинстве случае при Р=const

Т.е. при Р,Т=const функция Гиббса для данного процесса соответствует максимальной полезной работе, которую можно получить от системы и которая отличается от работы расширения

Их свойства…Физический смысл Энергии Гиббса: если изменения G_р,т меньше нуля - то самопроизвольно идет процесс в заданном направлении;

если изменения G_р,т больше нуля - самопроизвольно идет обратный процесс, а прямая реакция не идет совсем;

если изменения G_р,т равна нулю - это важнейшее термодинамическое равновесие.

Свойства энергии Гельмгольца позволяют судить о том, находится ли данная система в равновесии или нет. Энергия Гельмгольца системы, находящейся при постоянных объёме и температуре, уменьшается при неравновесных (самопроизвольных) процессах. Когда она достигает минимального значения, совместимого с данными V и Т, система приходит в равновесное состояние.