Qee yam ntawm cov ntsiab lus ntawm cov tshuaj thermodynamics pib raug txiav txim siab hauv tsev kawm theem siab. Hauv cov lus qhia txog chemistry, cov tub ntxhais kawm thawj zaug tuaj hla cov ntsiab lus xws li cov txheej txheem thim rov qab thiab tsis rov qab, cov tshuaj sib npaug, cov nyhuv thermal thiab ntau lwm yam. Los ntawm chav kawm physics hauv tsev kawm, lawv kawm txog lub zog sab hauv, kev ua haujlwm, muaj peev xwm, thiab txawm paub txog thawj txoj cai ntawm thermodynamics.
txhais ntawm thermodynamics
Cov tub ntxhais kawm ntawm cov tsev kawm qib siab thiab tsev kawm qib siab ntawm chemical engineering tshwj xeeb kawm thermodynamics kom ntxaws nyob rau hauv lub moj khaum ntawm lub cev thiab / lossis tshuaj lom neeg. Qhov no yog ib qho ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb, kev nkag siab uas tso cai rau koj los ua cov kev suav tsim nyog rau kev txhim kho cov kab tshiab thiab cov khoom siv rau lawv, daws teeb meem hauv cov txheej txheem thev naus laus zis uas twb muaj lawm.
Tshuaj thermodynamics feem ntau hu ua ib ceg ntawm lub cev chemistry uas kawm tshuaj macrosystems thiab cov txheej txheem cuam tshuam raws li cov kev cai dav dav ntawm kev hloov pauv ntawm tshav kub, kev ua haujlwm thiab lub zog rau ib leeg.
Nws yog ua raws li peb lub ntsiab lus, uas feem ntau hu ua cov ntsiab lus ntawm thermodynamics. Lawv tsis muajkev ua lej, tab sis yog ua raws li kev nthuav dav ntawm kev sim cov ntaub ntawv uas tau sau los ntawm noob neej. Ntau qhov kev tshwm sim yog los ntawm cov kev cai lij choj no, uas yog lub hauv paus ntawm kev piav qhia ntawm lub ntiaj teb ib puag ncig.
Tasks
Lub luag haujlwm tseem ceeb ntawm cov tshuaj thermodynamics suav nrog:
- kev kawm zoo, nrog rau kev piav qhia ntawm cov qauv tseem ceeb tshaj plaws uas txiav txim siab cov txheej txheem tshuaj lom neeg, lawv ceev, cov xwm txheej uas cuam tshuam rau lawv (ib puag ncig, impurities, hluav taws xob, thiab lwm yam);
- xam lub zog ntawm cov tshuaj lossis cov txheej txheem physico-chemical;
- tshawb pom cov xwm txheej rau qhov siab tshaj plaws ntawm cov khoom siv tshuaj tiv thaiv;
- kev txiav txim siab ntawm cov txheej txheem rau lub xeev sib npaug ntawm ntau lub tshuab thermodynamic;
- tsim kom muaj cov qauv tsim nyog rau kev ntws tawm ntawm cov txheej txheem tshwj xeeb ntawm lub cev thiab tshuaj lom neeg.
khoom thiab khoom
Seem no ntawm kev tshawb fawb tsis yog tsom los piav qhia qhov xwm txheej lossis cov txheej txheem ntawm cov tshuaj phenomenon. Nws tsuas yog txaus siab rau lub zog sab ntawm cov txheej txheem tsis tu ncua. Yog li ntawd, cov ntsiab lus ntawm cov tshuaj thermodynamics tuaj yeem raug hu ua lub zog thiab cov cai ntawm kev hloov pauv ntawm lub zog hauv chav kawm ntawm cov tshuaj tiv thaiv, kev sib cais ntawm cov khoom thaum evaporation thiab crystallization.
Qhov kev tshawb fawb no ua rau nws tuaj yeem txiav txim siab seb qhov no lossis qhov kev tawm tsam ntawd muaj peev xwm ua tau raws li qee qhov xwm txheej los ntawm lub zog ntawm qhov teeb meem.
Cov khoom ntawm nws txoj kev kawm yog hu ua qhov sib npaug ntawm cov txheej txheem ntawm lub cev thiab tshuaj, theemKev hloov pauv thiab tshuaj lom neeg sib npaug. Thiab tsuas yog nyob rau hauv macroscopic systems, uas yog, cov uas muaj ib tug loj tus naj npawb ntawm hais.
Methods
Thermodynamic seem ntawm lub cev chemistry siv theoretical (xiav) thiab cov tswv yim (sim) los daws nws cov teeb meem tseem ceeb. Thawj pawg ntawm txoj kev tso cai rau koj kom muaj nuj nqis ntsig txog cov khoom sib txawv, thiab suav qee yam ntawm lawv raws li qhov kev sim ntawm lwm tus, siv cov ntsiab lus ntawm thermodynamics. Cov kev cai lij choj ntawm quantum mechanics pab tsim txoj hauv kev piav qhia thiab cov yam ntxwv ntawm kev txav ntawm cov khoom, txhawm rau txuas cov khoom uas ua rau lawv nrog lub cev tsis tau txiav txim siab nyob rau hauv chav kawm ntawm kev sim.
Kev tshawb fawb ntawm cov tshuaj thermodynamics tau muab faib ua ob pawg:
- Thermodynamic. Lawv tsis suav nrog qhov xwm txheej ntawm cov khoom tshwj xeeb thiab tsis ua raws li cov qauv tswv yim hais txog cov qauv atomic thiab molecular ntawm cov khoom. Cov txheej txheem zoo li no feem ntau hu ua phenomenological, uas yog, tsim kev sib raug zoo ntawm kev soj ntsuam kom muaj nuj nqis.
- Statistical. Lawv ua raws li cov qauv ntawm cov teeb meem thiab cov teebmeem quantum, tso cai piav qhia txog tus cwj pwm ntawm cov tshuab raws li kev txheeb xyuas cov txheej txheem tshwm sim ntawm qib ntawm atoms thiab lawv cov khoom siv.
Ob txoj hauv kev no muaj qhov zoo thiab qhov tsis zoo.
| Txoj Kev | Nyob zoo ib tsoom niam txiv kwv tij neej tsas sawv daws. | Flaws |
|
Thermodynamic |
Nyob rau qhov lojqhov dav dav yog qhov yooj yim heev thiab tsis xav tau cov ntaub ntawv ntxiv, thaum daws teeb meem tshwj xeeb | Tsis qhia txog txheej txheem txheej txheem |
| Statistical | Pab kom nkag siab cov ntsiab lus thiab cov txheej txheem ntawm qhov tshwm sim, vim nws yog raws li cov tswv yim hais txog atoms thiab molecules | Yuav tsum tau npaj kom txhij thiab muaj kev paub ntau |
Cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm cov tshuaj thermodynamics
Ib txoj kab ke yog cov khoom siv macroscopic ntawm kev kawm, cais tawm ntawm ib puag ncig sab nraud, thiab ciam teb tuaj yeem ua tau tiag tiag thiab xav txog.
Type of systems:
- kaw (kaw) - tus cwj pwm los ntawm qhov tsis tu ncua ntawm tag nrho cov huab hwm coj, tsis muaj kev sib pauv ntawm ib puag ncig, txawm li cas los xij, kev sib pauv hluav taws xob ua tau;
- qhib - pauv ob lub zog thiab teeb meem nrog ib puag ncig;
- cais - tsis pauv lub zog (kub, ua haujlwm) lossis teeb meem nrog ib puag ncig sab nraud, thaum nws muaj qhov ntim tas li;
- adiabatic-isolated - tsis muaj kev sib pauv cua sov nrog ib puag ncig, tab sis tuaj yeem cuam tshuam nrog kev ua haujlwm.
Cov ntsiab lus ntawm thermal, mechanical thiab diffusion contacts yog siv los qhia txog cov qauv ntawm lub zog thiab cov teeb meem pauv.
System state parameters yog cov ntsuas macrocharacteristics ntawm lub xeev system. Lawv tuaj yeem yog:
- mob siab - ywj siab ntawm huab hwm coj (kub, siab);
- extensive (capacitive) - proportional rau qhov loj ntawm cov khoom (ntim,Thaum tshav kub kub muaj peev xwm, huab hwm coj).
Tag nrho cov kev txwv no tau qiv los ntawm cov tshuaj thermodynamics los ntawm physics thiab chemistry, tab sis tau txais cov ntsiab lus sib txawv me ntsis, vim lawv raug txiav txim siab nyob ntawm qhov kub thiab txias. Nws yog ua tsaug rau tus nqi no uas muaj ntau yam khoom sib cuam tshuam.
Equilibrium yog lub xeev ntawm lub kaw lus uas nws los nyob rau hauv tas li sab nraud tej yam kev mob thiab yog yus muaj los ntawm ib ntus tsis tu ncua ntawm thermodynamic tsis, raws li zoo raws li tsis muaj cov khoom thiab kub ntws nyob rau hauv nws. Rau lub xeev no, qhov tsis tu ncua ntawm lub siab, qhov kub thiab txias muaj peev xwm raug pom nyob rau hauv tag nrho cov ntim ntawm lub cev.
Kev sib npaug thiab cov txheej txheem tsis sib npaug
Cov txheej txheem thermodynamic nyob hauv ib qho chaw tshwj xeeb hauv cov txheej txheem ntawm cov ntsiab lus ntawm cov tshuaj thermodynamics. Nws txhais tau tias yog cov kev hloov pauv hauv lub xeev ntawm lub cev, uas yog cov yam ntxwv los ntawm kev hloov pauv hauv ib lossis ntau qhov ntsuas kub.
Kev hloov pauv hauv lub xeev ntawm lub kaw lus tuaj yeem ua tau raws li qhov sib txawv. Hauv qhov no, qhov sib txawv yog tsim los ntawm kev sib npaug thiab cov txheej txheem tsis sib npaug. Ib qho kev sib npaug (lossis quasi-static) txheej txheem yog suav tias yog ib qho kev sib npaug ntawm lub cev. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, tag nrho nws cov tsis hloov infinitely maj mam. Txhawm rau kom muaj cov txheej txheem zoo li no, yuav tsum ua kom tau raws li tus lej:
- Qhov sib txawv me me ntawm qhov tseem ceeb ntawm kev ua yeeb yam thiab kev tawm tsam (sab hauv thiab sab nraud, thiab lwm yam).
- Infinitely qeeb qeeb ntawm txheej txheem.
- ua haujlwm siab tshaj.
- Ib qho kev hloov pauv tsis kawg hauv kev quab yuam sab nraud hloov cov kev taw qhia ntawm kev ntwsrov qab txheej txheem.
- Qhov txiaj ntsig ntawm kev ua haujlwm ntawm cov txheej txheem ncaj qha thiab thim rov qab yog sib npaug, thiab lawv txoj kev yog tib yam.
Tus txheej txheem ntawm kev hloov pauv lub xeev tsis sib npaug ntawm lub cev mus rau qhov sib npaug yog hu ua so, thiab nws lub sijhawm hu ua lub sijhawm so. Nyob rau hauv cov tshuaj thermodynamics, tus nqi loj tshaj ntawm lub sij hawm so rau txhua txoj kev yog feem ntau coj. Qhov no yog vim qhov tseeb tias cov tshuab tiag tiag tau yooj yim tawm hauv lub xeev ntawm kev sib npaug nrog lub zog tawm ntawm lub zog thiab / lossis teeb meem hauv lub cev thiab tsis muaj qhov sib npaug.
Txoj kev thim rov qab thiab rov tsis tau rov qab
Cov txheej txheem thev naus laus zis thim rov qab yog kev hloov pauv ntawm lub kaw lus los ntawm ib lub xeev mus rau lwm qhov. Nws tuaj yeem ntws tsis tau tsuas yog nyob rau pem hauv ntej, tab sis kuj nyob rau hauv qhov opposite direction, ntxiv mus, los ntawm tib lub xeev nruab nrab, thaum yuav tsis muaj kev hloov nyob rau hauv ib puag ncig.
Irreversible yog tus txheej txheem uas kev hloov pauv ntawm lub xeev mus rau lwm qhov tsis tuaj yeem ua tsis tau, tsis nrog kev hloov pauv hauv ib puag ncig.
Cov txheej txheem tsis tuaj yeem yog:
- kub hloov pauv ntawm qhov ntsuas kub kawg;
- nthuav cov roj hauv lub tshuab nqus tsev, vim tsis muaj haujlwm ua tiav thaum lub sijhawm nws, thiab nws tsis tuaj yeem ntim cov pa tsis ua nws;
- diffusion, txij li tom qab tshem tawm cov pa roj yuav yooj yim sib txawv, thiab cov txheej txheem rov qab ua tsis tau yam tsis ua haujlwm.
Lwm hom txheej txheem thermodynamic
txheej txheem voj voog (lub voj voog) yog txheej txheem zoo li no, thaumuas lub kaw lus tau tus cwj pwm los ntawm kev hloov pauv ntawm nws cov khoom, thiab thaum kawg ntawm nws rov qab mus rau nws qhov tseem ceeb.
Nyob ntawm qhov tseem ceeb ntawm qhov kub thiab txias, ntim thiab siab tus yam ntxwv ntawm cov txheej txheem, cov txheej txheem hauv qab no yog qhov txawv ntawm cov tshuaj thermodynamics:
- Isothermal (T=const).
- Isobaric (P=const).
- Isochoric (V=const).
- Adiabatic (Q=const).
Txoj cai ntawm cov tshuaj thermodynamics
Ua ntej txiav txim siab cov ntsiab lus tseem ceeb, nws yuav tsum nco ntsoov lub ntsiab lus ntawm cov khoom uas ua rau lub xeev ntawm ntau lub tshuab.
Lub zog sab hauv U ntawm lub cev tau nkag siab tias yog cov khoom lag luam ntawm nws lub zog, uas muaj lub zog ntawm kev txav thiab kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom, uas yog, txhua yam ntawm lub zog tshwj tsis yog lub zog kinetic thiab nws lub zog ntawm txoj haujlwm.. Txiav txim siab nws qhov kev hloov pauv ∆U.
Enthalpy H feem ntau hu ua lub zog ntawm kev nthuav dav, nrog rau nws cov ntsiab lus kub. H=U+pV.
Kub Q yog ib qho kev tsis sib haum xeeb ntawm kev hloov hluav taws xob. Cov cua sov sab hauv ntawm lub cev yog suav tias yog qhov zoo (Q > 0) yog tias cov cua sov nqus tau (cov txheej txheem endothermic). Nws yog qhov tsis zoo (Q < 0) yog tias cua sov tawm (txheej txheem exothermic).
Ua Haujlwm A yog daim ntawv xaj ntawm kev hloov hluav taws xob. Nws raug suav hais tias yog qhov zoo (A>0) yog tias nws tau ua los ntawm lub kaw lus tawm tsam sab nraud quab yuam, thiab qhov tsis zoo (A<0) yog tias nws ua los ntawm lub zog sab nraud ntawm lub system.
Lub hauv paus postulate yog thawj txoj cai ntawm thermodynamics. Muaj ntaunws cov formulations, ntawm cov hauv qab no tuaj yeem paub qhov txawv: "Kev hloov pauv ntawm lub zog ntawm ib hom mus rau lwm qhov tshwm sim hauv qhov sib npaug sib npaug."
Yog tias lub kaw lus hloov pauv los ntawm xeev 1 mus rau lub xeev 2, nrog rau kev nqus cua sov Q, uas, dhau los, yog siv los hloov lub zog sab hauv ∆U thiab ua haujlwm A, tom qab ntawv lej no postulate yog sau los ntawm qhov sib npaug: Q=∆U +A lossis δQ=dU + δA.
Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics, zoo li thawj tus, tsis yog muab los ntawm kev xav, tab sis muaj cov xwm txheej ntawm kev tshaj tawm. Txawm li cas los xij, nws qhov kev ntseeg tau raug lees paub los ntawm qhov tshwm sim ntawm nws cuam tshuam nrog kev soj ntsuam kev sim. Nyob rau hauv lub cev chemistry, cov qauv hauv qab no ntau dua: "Rau ib qho kev sib cais uas tsis nyob rau hauv lub xeev ntawm kev sib npaug, lub entropy nce nrog lub sij hawm, thiab nws txoj kev loj hlob txuas ntxiv mus txog thaum lub kaw lus nkag mus rau hauv lub xeev ntawm kev sib npaug."
lej, qhov kev qhia ntawm cov tshuaj thermodynamics no muaj daim ntawv: dS isol≧0. Qhov kos npe tsis sib xws hauv qhov no qhia txog lub xeev tsis sib npaug, thiab "=" kos npe qhia qhov sib npaug.
