Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Основные законы термодинамики

Основные законы термодинамики
Химическая термодинамика базируется на основных законах термодинамики - науки, изучающей тепловую форму движения мате-рии в связи с физическими явлениями.

Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) в применении к термодинамическим процессам устанавливает, что если в каком-нибудь процессе энергия одного вида исчезает, то вместо нее появляется энергия в другой форме и количестве, строго эквивалентном первому, откуда следует, что в любой изолированной системе общий запас энергии сохраняется постоянным. Этот закон устанавливает связь между изменением внутренней энергии и полученной или выделенной системой энергией.

В любом процессе приращение внутренней энергии какой-нибудь системы равно количеству сообщенной системе теплоты минус количество работы, совершенной системой.

На первом законе термодинамики основывают расчеты тепловых эффектов химических реакций.

Второй закон термодинамики определяет возможность и на-правление самопроизвольных (без затраты работы извне) процессов в рассматриваемой системе при заданных условиях. При этом последние выступают как факторы интенсивности, характеризующие потенциал данного вида энергии (температура, давление, потенциал электрического заряда, химический потенциал и т. п.) и факторы емкости (количество вещества, объем и т.д.).

Установлено, что самопроизвольное протекание процессов взаимодействия между различными частицами системы можно только в направлении фактора интенсивности для всех частей системы; дос-тижение одинакового значения этого фактора является пределом самопроизвольного течения процесса в данных условиях и, следовательно, условием равновесия.

Для изолированных систем критерием самопроизвольного совершения процессов служит возрастание энтропии системы, поэтому процесс может идти самопроизвольно только до такого состояния, при котором энтропия характеризируется максимальным для данных условий значением.

Третий закон термодинамики отражает принцип недостижимости с помощью конечного числа операций абсолютного нуля темпе-ратуры, поскольку теплоемкость всех веществ при приближении к аб-солютному нулю становится бесконечно малой. Он также связан с энтропией, что нашло отражение в одной из его формулировок: при абсолютном нуле энтропия правильно образованного кристалла любого элемента или соединения в чистом состоянии равна нулю, а при любом другом состоянии вещества его энтропия больше нуля.

Таким образом, при T->0 S->0 и СP->0.
Поскольку и , то вблизи абсолютного нуля эти производные стремятся к нулю, т.е. H = f(T) и G = f(T).

Основные термодинамические законы легли в основу расчетов при изучении процессов, происходящих в системах, в том числе сложных металлургических системах, исследование состояния которых экспериментальным путем крайне затруднительно из-за большого количества реагирующих веществ.

Расчетный способ. Он основан на уравнении II закона термодинамики G=H-TS. Для любой химической реакции приращение изобарно-изотермического потенциала...

Применив методы статической динамики, В.А. Кожеуров развил для жидких шлаков теорию регулярных ионных растворов, в которой учитывается лишь тепловой эффект смешения...

Если принять за стандартное состояние чистый оксид железа (II), то в шлаке любого состава...