Физическая химия

Физическая химия. Основные понятия: системы, параметры, функции

Термодинамика – это наука о взаимопревращениях энергии и передачи её от тела к телу.

Для того что бы определить характер передачи или преобразования энергии введем следующие понятия:

1. Термодинамическая система (система) – это исследуемый нами объект Вселенной. Это любая выбранная нами произвольная часть вселенной, которую мы собираемся исследовать.

Термодинамической системой моет быть любой макроскопический объект (стакан воды, вещества в пробирке меду которыми протекает химическая реакция, или сложные объекты ядерный реактор, живой организм, планеты солнечной системы).

После того как мы с Вами выделили систему, которую будем исследовать мы получаем все выходящее за рамки этой системы называется окружающим пространством.

2. Пространство – это все что выходит за рамки пространства.

При исследование термодинамических систем мы делаем следующее допущения.

Температура и давление в окружающем пространстве не изменяются с течением времени.

Представим, что мы где-то на природе разожгли костер. Примем за термодинамическую систему горящие дрова. Эта система будет терять в ходе сгорания огромное количество энергии, находясь рядом с костром и согреваясь его теплом мы почувствуем передачу энергии, но если мы отойдем на несколько метров от пламени, то влияние на нас процесс сгорания дров оказывать не будет мы не почувствуем тепла. Окружающая среда настолько велика по сравнению с системой, что энергия, которую система поглощает либо выделяет в ходе какого-либо процесса не оказывает существенного влияния на окружающее пространство. Энергетически система не влияет на пространство 

Классификация термодинамических систем:

1. Системы различают по числу компонентов. Куб льда — это однокомпонентная система, состоящая только из молекул воды. Атмосферный воздух — это многокомпонентная система смесь различных газов

2. По количеству фаз:

Фаза – однородная часть системы, которая физически отделима от других ее частей.

1) гомогенные (однородные) – система состоит из одной фазы. Такой системой является любой раствор (жидкий (раствор кислоты), твердый (чугун), газообразный (воздух)

2) гетерогенные (не однородные) например смесь воды и нефтепродуктов. Вода и нефтепродукты не растворяются друг в друге.

3. Открытая или закрытая система.

Между системой и окружающей средой есть граница. Она может быть воображаемой или действительной стенки пробирки в которой протекает химическая реакция создают фактическую границу. Если мы рассмотрим солнечную систему, то её границу мы представляем условно. Характер границы определяет способна ли система обмениваться веществом и энергией с окружающей средой.

Открытая система обменивается с пространством веществом и энергией.

Открытый стакан с теплой водой в холодном помещении будет отдавать энергию в виде тепла в окружающую среду, вещество (жидкость в стакане) испаряется, покидая систему.

Если мы на стакан наденем крышку, то при тех е самых условиях мы получим закрытую систему при этом стакан с водой будет отдавать тепловую энергию в окружающую среду. Передача вещества в пространство уже происходить не будет. Этому препятствует крышка надетая сверху.

Перелив горячую воду в термос, мы создадим изолированную систему, которая не будет обмениваться с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

В термодинамике состояние системы описывается переменными. Это величины, которые характеризуют макроскопические свойства системы.

Работу газа в цилиндре при постояннолм