Химиялық термодинамика: жүйелер, энергия, энтропия және Гиббстің бос энергиясы

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі М. Ауезов атындағы университеті

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

Қабылдаған:Ермеков Саят

Группа:ХТ-23-17к

Орындаған:Ермеков Саят

Тақырып:Термодинамика

2023ж

Термодинамикалық жүйе - қоршаған ортадан шынайы не шартты түрде бөлінген, бір немесе өзара әрекеттесуші бірнеше денелер жиынтығы

Гомогенді жүйе (ауа)

Гетерогенді жүйе (қан)

Химиялық термодинамика - химиялық энергияның басқа бір энергия түріне айналу заңдылықтарын зерттейтін ғылыми сала

Оқшауланған жүйе - қоршаған ортамен энергиясымен де массасымен де алмаспайтын жүйе (m = 0, U = 0) .

Ашық жүйе - қоршаған ортамен энергиясымен де

массасымен де алмасатын жүйе

Жабық жүйе - қоршаған ортамен энергиясымен

алмасып, массасымен алмаспайтын жүйе

Жүйе күйі:

Термодинамикалық тепе-теңдік күйі - уақыт аралығындағы жүйе қасиеттерінің кез-келген нүктедегі тұрақтылығы, энергия және зат алмасу процестерінің болмауы

Стационарлы күйі - қоршаған ортамен үздіксіз энергия көзі мен зат алмасу процестерінің нәтижесінде жүйе қасиеттерінің уақыт аралығындағы тұрақтылығы

Ауыспалы күйі - уақыт аралығындағы жүйе қасиеттерінің өзгерісі

Термодинамикалық тұрғыдан тірі ағза:

стационарлық күйде болатын ашық гетерогенді термодинамикалық жүйе

Тірі ағзаға тән:

Жүйе параметрлерінің тұрақтылығы;

уақыт аралығында қоршаған ортамен энергия көзі мен зат алмасу процестерінің үздіксіздігі

Ішкі энергия (U) -жүйенің жалпы энергия қоры, жүйе бөлшектерінің өзара әрекеттесуі мен қозғалыстарының барлық түрін құрайды

Процесс - жүйенің бір күйден екінші күйге өту барысындағы осы жүйені сипаттайтын кез-келген бір параметрдің қайтымды не қайтымсыз өзгерісі

Биохимиялық реакциялар

р, Т = const

Процестердің жіктелуі:

Изотермиялық (Т = const, T = 0)

Изобаралық (р = const, р = 0)

Изохоралық (V = const, V =0)

Энтальпия (Н) -изобарлы-изотермиялық жағдайдағы жүйенің энергиясын сипаттайтын жүйе күйінің функциясы.

Ол ішкі энергия мен жұмыстың қосындысына тең ΔH = ΔU + pΔV

Энтропия - жүйенің ретсіздігінің сандық мөлшерін көрсететін жүйе күйінің функциясы

Химиялық реакция қай бағытта өздігінен жүру керек?

Өздігінен жүретін процесс - сыртқы факторлардың әсерінсіз жүретін термодинамикалық процесс

Егер процесс кезінде ретсіздік өзгермесе (S = 0), онда процестің бағыты энтальпияның өзгерісімен анықталады және процесс өздігінен энтальпияның кему бағытына қарай жүреді

Егер процесс кезінде энергетикалық өзгерістер болмаса (Н = 0), онда процестің бағыты энтропияның өзгерісімен анықталады және процесс өздігінен ретсіздіктің, яғни, энтропияның арту бағытына қарай жүреді

Жүйенің энергия минимумына ұмтылуы

Жүйенің энтропия максимумына ұмтылуы

Дж. Гиббс

(1839-1903)

Процестердің өздігінен жүру шарты ретінде екі фактордың да (энтальпия және энтропия) әсерін ескеретін жүйе күйінің функциясы - Гиббстің бос энергиясы алынады

G = H - TS

Гиббстің бос энергиясы (G) - жүйенің берілген процесте атқара алатын максималды пайдалы жұмысына абсолюттік мәні жағынан тең, таңбасы жағынан қарама-қарсы болатын термодинамикалық жүйе күйінің функциясы

ΔG = -Amax

Гиббстің бос энергиясы

Процестің өздігінен жүру мүмкіндігінің шарттары:

Процесс өздігінен жүреді

dG<0 (dH<0, dS>0)

Процесс өздігінен жүрмейді

dG>0 (dH>0, dS<0)

Жүйе тепе-теңдік күйде болады

dG=0

Биохимиялық процестер

Экзергоникалық G < 0

Эндергоникалық G > 0

Пригожин принципі:

Стационарлық күйдегі термодинамикалық ашық жүйеде қайтымсыз процестердің жүру барысындағы энтропияның пайда болу жылдамдығының мәні берілген жағдайларда ең аз оң шамаға ұмтылады

∆Si/∆z→0