Transcript Второе начало термодинамики , Иордан 104 леч

ВТОРОЕ
НАЧАЛО
ТЕРМОДИНАМИ
КИ
Выполнил: Студент 104 группы, ФФМО
Иордан Б.О.
Процессы
Обратимые
Необратимые
ОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ
Это процесс, который может происходить
как в прямом, так и в обратном
направлении
 Обратимый процесс – это идеализация
реального процесса.
 Все макроскопические процессы
проходят в определенном направлении
 Например: Гидролиз солей , Нагревание
воды

НЕОБРАТИМЫЕ
ПРОЦЕССЫ
Процесс, обратный которому
самопроизвольно не происходит
 Все макроскопические процессы
являются необратимыми
 Например: диффузия, термодиффузия, те
плопроводность

ВТОРОЙ ЗАКОН
ТЕРМОДИНАМИКИ
В циклически действующем
тепловом двигателе
невозможно преобразовать
все количество теплоты,
полученное от нагревателя,
в механическую работу
ФОРМУЛИРОВКА Р. КЛАУЗИУСА

Невозможно
перевести
тепло от более
холодной
системы к
более горячей
при отсутствии
одновременных
изменений в
обоих системах
или
окружающих
телах
ФОРМУЛИРОВКА У. КЕЛЬВИНА

Невозможно
осуществить
такой
периодический
процесс,
единственным
результатом
которого было
бы совершение
работы за счет
теплоты взятой
от одного
источника
СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИСТОЛКОВАНИЕ
ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ
 Изолированная
система
самопроизвольно переходит из
менее вероятного состояния в более
вероятное, или
 Замкнутая система многих частиц
самопроизвольно переходит из более
упорядоченного состояния в менее
упорядоченное
ЭНТРОПИЯ

Понятие энтропии впервые было
введено Клаузиусом в термодинамике в 1865
году для определения меры
необратимого рассеивания энергии, меры
отклонения реального процесса от идеального.
Определённая как сумма приведённых теплот,
она является функцией состояния и остаётся
постоянной при замкнутых обратимых
процессах, тогда как в необратимых — её
изменение всегда положительно. где dS —
приращение энтропии; Q — минимальная
теплота, подведённая к системе; T —
абсолютная температура процесса.
ЭНЕРГИЯ ГИББСА

Это величина, показывающая изменение
энергии в ходе химической реакции и дающая
таким образом ответ на вопрос о
принципиальной возможности протекания
химической реакции; это термодинамический
потенциал следующего вида:
Где U – внутренняя энергия , P- давление ,
V-объём , T- абсолютная температура ,
S-энтропия
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ
САМОПРОИЗВОЛЬНО ПРОТЕКАЮЩИХ
ПРОЦЕССОВ В ИЗОЛИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ
Для любой термодинамической системы, при данных
условиях её существования всегда имеется некоторый
общий критерий, которым характеризуется возможность,
направление и предел самопроизвольного протекания
термодинамических процессов. Например, для
изолированных систем таким критерием
служит энтропия S.
Направление химической реакции определяется значением
AG:
 Если эта величина отрицательна, то реакция протекает
самопроизвольно и сопровождается уменьшением
свободной энергии. Такие реакции называют
экзергоническими. Если при этом абсолютное значение AG
велико, то реакция идёт практически до конца, и её можно
рассматривать как необратимую.
 Если AG положительно, то реакция будет протекать только
при поступлении свободной энергии извне; такие реакции
называют эндергоническими.
 Если абсолютное значение AG велико, то система
устойчива, и реакция в таком случае практически не
осуществляется. При AG, равном нулю, система находится

РОЛЬ ЭНТАЛЬПИЙНОГО И
ЭНТРОПИЙНОГО ФАКТОРОВ

Самопроизвольное протекание изобарноизотермического процесса определяется двумя
факторами: энтальпийным, связанным с
уменьшением энтальпии системы (ΔH), и
энтропийным T ΔS, обусловленным
увеличением беспорядка в системе вследствие
роста её энтропии. Разность этих
термодинамических факторов является
функцией состояния системы, называемой
изобарно-изотермическим потенциалом или
свободной энергией Гиббса
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ
РАВНОВЕСИЕ


состояние системы, при котором остаются
неизменными по времени макроскопические
величины этой системы
(температура, давление, объём, энтропия) в
условиях изолированности от окружающей среды.
Отличают тепловое, механическое, радиационное
(лучистое) и химическое равновесия. На практике
условие изолированности означает,
что процессы установления равновесия протекают
гораздо быстрее, чем происходят изменения на
границах системы (то есть изменения внешних по
отношению к системе условий), и осуществляется
обмен системы с окружением веществом
и энергией.
СТАНДАРТНАЯ ЭНЕРГИЯ ГИББСА
ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА

Под стандартной энергией Гиббса
образования ΔG°, понимают изменение
энергии Гиббса при реакции образования 1
моль вещества, находящегося в стандартном
состоянии. Это определение подразумевает, что
стандартная энергия Гиббса образования
простого вещества, устойчивого в стандартных
условиях, равна нулю.
СТАНДАРТНАЯ ЭНЕРГИЯ ГИББСА
РЕАКЦИИ


Изменение энергии Гиббса в системе при
протекании химической реакции dG называют
энергией Гиббса хим. реакции:
dG=dH-TdS
где dG,dh,dS –изменение соответствующих
термодинамических функций в ходе реакции ,
протекающей при p=const и температуре T.
Энергия Гиббса хим. Реакции характеризует
направление и предел самопроизвольного
протекания в условиях постоянства давление и
температуры
ПРИНЦИП ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
СОПРЯЖЕНИЯ


В основе биоэнергетических процессов лежит
принцип энергетического сопряжения, в
соответствии с которым молекулярные
превращения, приводящие к возрастанию
свободной энергии, — эндергонические реакции
(например, синтез белков из аминокислот,
гликогена из глюкозы, жиров из жирных кислот и
глицерина за счет энергии АТФ) — находятся в
динамическом равновесии с экзергоническими,
происходящими со значительным уменьшением
энергии (гликолиз и окисление органических
веществ кислородом, гидролиз АТФ с образованием
АДФ и фосфата).
Пример сопряжения - окислительное
фосфорилирование - при прохождении протонов по
электрохимическому градиенту через канал в
мембране митохондрии выделяется энергия,
которая тут же идет на образование АТФ из АДФ и
Фн
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!