Презентации 2 Еремин
.pdf
Созидание против разрушения
Природа стремится к максимуму энтропии, человек – к максимуму информации.
Могут ли этические принципы быть выведены
из естественнонаучных?
Отчасти, да
Разрушение, хаос, смерть – увеличение энтропии
Созидание, развитие, увеличение сложности, разумная осмысленная деятельность – рост информации
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
7 |
Порядок и хаос
Без порядка ничто не может существовать, без хаоса ничто не может развиваться
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
8 |
Третий закон термодинамики
T Q
S = 0 T S0
Вблизи T = 0 все изотермические процессы (например, химические реакции или фазовые переходы) происходят без изменения энтропии: S = 0.
При нулевой абсолютной температуре энтропия любых веществ, находящихся в равновесном состоянии,
имеет одно и то же значение, не зависящее от
фазового состояния вещества. S0 = 0
Заторможенность релаксационных процессов приводит
к существованию остаточной энтропии. Пример: CO.
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
9 |
Абсолютная энтропия
o |
|
Tпл С |
р(тв) |
|
пл H o |
Tкип Ср (ж) |
|
исп H o |
T |
Ср (г) |
|
||
ST |
= |
|
|
T |
dT |
T |
|
T |
dT |
T |
|
T |
dT |
|
|
0 |
|
|
|
пл |
T |
|
|
кип |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пл |
|
|
|
кип |
|
|
S
испS
плS
T |
Tпл |
Tкип |
T |
|
T |
||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
10 |
Изменение энтропии в химической реакции
i Ai |
= j B j |
i |
j |
|
|
r ST = j ST (B j ) i ST (Ai ) j i
Вещество |
C |
гр |
C |
алм |
CO |
H |
H |
H+ |
H O |
P O |
|
|
|
|
2 г |
2(г) |
(г) |
р-р |
2 ж |
4 10 |
|||
So298, |
5.74 |
2.38 |
213.7 |
130.7 |
114.7 |
0 |
69.9 |
228.9 |
|||
Дж/(моль К) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
11 |
Второй закон в химии
Самопроизвольно могут протекать ТОЛЬКО те
химические реакции, которые приводят к
увеличению общей энтропии Вселенной.
Химические системы – не изолированы, в химических
реакциях поглощается или выделяется теплота
|
SВсел. = Sхим.р. Sокр.ср. 0 |
|
|
||||||
|
Sокр.ср. = |
|
Hхим.р. |
, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
Sхим.р. |
Hхим.р. |
|
0 |
|
|
|||
|
|
T |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
H T S 0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
|
|
|
12 |
|||
Энтальпийный и энтропийный факторы
H – T S < 0
общий критерий самопроизвольности химических реакций
|
Теплота |
Энтропия |
Реакция |
Пример |
||
|
возможна при |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выделяется |
Увеличивается |
любых |
2H2O2 = 2H2O + O2 |
||
|
H < 0 |
S > 0 |
температурах |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Выделяется |
Уменьшается |
низких |
|
|
|
|
температурах, |
N2 + 3H2 = 2NH3 |
||||
|
H < 0 |
S < 0 |
||||
|
когда | H| > T| S| |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поглощается |
Увеличивается |
высоких |
|
|
|
|
температурах, |
CaCO3 = CaO + CO2 |
||||
|
H > 0 |
S > 0 |
||||
|
когда T S > H |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
|
13 |
||
Энергия Гиббса
G = H – TS
G < 0
общий критерий самопроизвольности химический реакций
Самопроизвольно могут протекать ТОЛЬКО те
химические реакции, в которых энергия Гиббса при
данных температуре и давлении уменьшается
Энергия Гиббса зависит от:
•температуры
•давления
•количества веществ (химической переменной) Подбирая условия, можно сделать так, что энергия
Гиббса в реакции будет уменьшаться, тогда реакция
будет термодинамически выгодной. Пример – синтез |
|
алмаза. |
14 |
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
Термодинамическое описание химической реакции
rH = Qp – тепловой эффект реакции при постоянном давлении
rH < 0 – теплота выделяетсяrH > 0 – теплота поглощается
rG = rH – T rS
характеризует возможность протекания реакции
rG 0 
A → P
rG 0 
A ← P
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
15 |
Самопроизвольный перенос электрона при фотосинтезе
–G/F (вольт), 1 В = 96500 Дж/моль
Физтех, 1 курс. Осень 2015
Квант
света
Квант
света
Увеличение энергии Гиббса возможно только под действием света или с помощью сопряженных
реакций
16