Читайте также:
|
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ростовский государственный строительный университет»
Утверждено на заседании
кафедры химии 8.05.2007 г.
ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Ростов-на-Дону
УДК 541.2
Методические указания по теме «Коррозия бетонов».- Ростов-н∕Д:
Рост. гос., строит. ун-т. 2006 - с.
Рассмотрены основные понятия, наиболее важные термодинамические функции, 1-ый и 2-ой законы термодинамики. Теоретический материал проиллюстрирован расчетными примерами.
Составитель: д.х.н. проф. В.Т.Мальцев
Рецензент: д.х.н. проф. Т.И. Дробашева
Редактор
Темплан 2006 г., поз.
Подписано в печать
Формат 60х84/16. Бумага писчая. Ризограф.
Уч.-изд.л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета
344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский государственный
строительный университет, 2007
Название «термодинамика» происходит от двух слов: «термо» - тепло и «динами» - сила. Термодинамика изучает:
- переход энергии из одной формы в другую, от одной части системы к другой;
- энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические процессы, их зависимость от условий протекания;
- возможность и пределы самопроизвольного (т.е. без затраты работы извне) течения процессов в рассматриваемых условиях.
Термодинамика базируется на двух основных законах.
Характеристика термодинамических систем
1.1. Классификация объектов химической термодинамики
Объектом изучения химической термодинамики является термодинамическая с и с т е м а, которая определяется как выделенная из среды совокупность материальных объектов, характеризующихся наличием следующих свойств:
1) существование пространственных границ, отделяющих ее от окружаю-щей среды;
2) макроскопичность (число атомов и молекул сопоставимо с числом Авогадро N = 6,02∙1023);
3) наличие материального обмена (массо- и теплообмена).
Типичным примером системы может служить обжиговая печь для получения цементного клинкера, известковых, магнезиальных вяжущих, а также автоклавы для получения силикатных изделий и др. Существует несколько принципов классификации термодинамических систем.
1. Классификация систем по их связи с окружающей средой:
- и з о л и р о в а н н а я система - не имеет с окружающей средой ни массо- ни теплообмена;
- з а к р ы т а я система - имеется теплообмен с окружающей средой, но массообмен отсутствует;
- о т к р ы т а я система - имеет с окружающей средой и массо- и теплообмен.
Например, обжиговый процесс получения неорганический вяжущих веществ представляет собой открытую систему, а автоклавное производство строитель-ных изделий – к закрытым.
2. Классификация систем по их структуре:
- г о м о г е н н а я система - однородная (однофазная);
- г е т е р о г е н н а я система - неоднородная (минимум двухфазная).
Ф а з а - совокупность частей системы, тождественных по химическому составу и термодинамическим свойствам и находящихся между собой в термодинамическом равновесии. Рассматриваемая фаза отделена от сосущест-вующих с ней поверхностью раздела. Различают непрерывные и прерывные фазы. Характерным примером непрерывной фазы является дисперсная фаза в коллоидном растворе (строительные растворы).
3. Классификация по химическому составу: различают одно-, двух-, трех- и более компонентные системы. К о м п о н е н т о м называется индивидуальное вещество, которое может быть выделено из системы и сущест-вовать вне ее. Практически все системы технологии строительных материалов являются многокомпонентными и многофазными.
1.2. Описание термодинамических систем с помощью пераметров состояния
В реальных химических процессах принимает участие несметное сисло атомов, молекул, ионов, не говоря уже об электронах. Механический подход к решению задачи о результатах взаимодействия между частицами в любой момент времени не представляется возможным. Поэтому, как альтернатива
механическому подходу, возникло термодинамическое описание макроскопи-ческих систем.
В этом случае информация о системе основывается не на знании траек-тории, энергии движения отдельных макроскопических частиц, а на измере-нии с помощью приборов обычных макроскопических величин (температура, объем, давление, химический состав и т.д. - термодинамические п а р а м е т р ы). В связи с этим состояние системы можно определить как совокупность всех физических и химических свойств системы, которые, в свою очередь, оп-ределяются измеряемыми физическими величинами. Термодинамические параметры бывают:
1) независимые, к которым относят минимальное число параметров, произвольно выбранных из общего числа их и достаточное для полного описания системы;
2) зависимые – остальные параметры, которые являются термодинамическими функциями параметров состояния (например, если Р и Т рассматривать как независимые параметры, то объем идеального газа будет функцией этих параметров V = nRT/P);
3) традиционно термодинамические (температура, объем, давление …);
4) химические, описывающие химический состав (например, мольная доля компонента -);
5) экстенсивные параметры (V, Ni …), значения которых зависят от массы системы;
6) интенсивные параметры (Т, Р …), значения которых не зависят от массы системы и не обладают свойством аддитивности. По этой причине их особенно удобно использовать в качестве независимых параметров.
Из сказанного следует, что функции состояния системы являются полными дифференциалами ее параметров. Из математики извествно, что интеграл полного дифференциала не зависит от пути интегрирования. Например, дифференциал dz = y∙dx не является полным дифференциалом: 
Эта площадь зависит от пути a→b. Дифференциал dz = d(xy), dz = ydx + xdy - полный дифференциал. Поскольку 
. Поэтому, изменение любой функции состояния системы не зависит от пути ее перехода из одного состояния в другое, а определяется только начальными и конечными параметрами системы.
Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 14 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |