ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА РЕАКЦИИ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА РЕАКЦИИ, работа, к-рая производится термодинамич. системой при протекании в ней обратимой хим. р-ции. М. р. р. Wмакс складывается из работы по преодолению внеш. давления р - мех. работы
622_640-33.jpg
где V - объем системы, и работы, к-рая не сопровождается изменением объема системы и наз. максимальной полезной работой р-ции W'макс (работа по преодолению электрич., магн. сил, работа пластич. деформации и т. п.). Последнюю рассматривают обычно как собственно работу хим. процесса, связанную с изменением состава системы. Из термодинамич. ур-ний, справедливых для любых обратимых процессов, следует, что бесконечно малое кол-во работы равно:

dWмакс = dW'макс + pdV = - dF - SdT, (1)

где F - энергия Гельмгольца, S - энтропия, Т - абс. т-ра. При постоянной т-ре (dT = 0)

dWмакс = - dF; Wмакс = - DFT, (2)

т. е. в изотермич. процессе М. р. р. равна убыли энергии Гельмгольца. При постоянных т-ре и объеме (dT = 0, dV = 0), т. е. в изохорно-изотермич. процессе, убыль энергии Гельмгольца определяет не М. р. р., а макс. полезную работу:

dW'макс = - dFT,V ; W'макс = - DFT,V. (3)

В случае изобарно-изотермич. процесса (dT = 0, dp = 0) макс. полезная работа равна убыли энергии Гиббса:

dW'макс = - dGT,p; W'макс = - DGT,p. (4)

Для того чтобы система в результате хим. р-ции могла совершать полезную работу, необходимо выполнение след. неравенств: DFT,V < 0; DGT,p < 0. Допустим, что в системе происходит хим. р-ция 622_640-34.jpg, где ni - стехиометрич. коэф. в-ва Ai (ni > 0 для продуктов р-ции, ni < 0 для исходных в-в). Если р-ция прошла один пробег (изменение числа молей в-ва А составляет ni) и система столь велика, что состояние ее при этом практически не изменится, то для процесса при Т,V = const 622_640-35.jpg ; для процесса при 622_640-36.jpg , где mi - хим. потенциал в-ва Аi; для обоих процессов

622_640-37.jpg

При хим. равновесии 622_640-38.jpg и система не способна совершать полезную работу. Если 622_640-39.jpg, полезная работа совершается при протекании р-ции в прямом направлении (W'макс > 0); при 622_640-40.jpg р-ция протекает в обратном направлении (W'макс < 0). Величина 622_640-41.jpg наз. сродством реакции или химическим сродством, и, согласно (5), макс. полезная работа р-ции равна хим. сродству со знаком минус. В совр. физ.-хим. литературе понятие сродства р-ции используется гораздо чаще, чем понятие макс. полезной работы р-ции. Требование обратимого протекания процесса в химически неравновесной системе, к-рое выдвигается при записи выражений (1)-(5), может быть выполнено лишь в том случае, если к системе приложена внеш. сила, компенсирующая движущую силу хим. взаимодействия, и р-ция протекает практически с бесконечно малой скоростью. Рассмотрим, напр., гальванич. элемент, в к-ром за счет хим. р-ции осуществляется полезная работа (электрическая). Он работает обратимо, если его эдс скомпенсирована внешней эдс. При этом электроды находятся в равновесии с р-ром, хим. р-ции и связанные с ними процессы переноса заряда происходят бесконечно медленно. Электрич. работа гальванич. элемента W'макс = — zFE, где z - число зарядов, переносимых при р-ции (величины W'макс и z относят к одному пробегу р-ции), F - постоянная Фарадея, Е - эдс элемента. Макс. полезная работа р-ции W'макс, как и хим. сродство, зависит от состава реакц. смеси, т-ры и давления (в случае конденсированных систем влияние последнего обычно мало). Имеется след. связь между W'макс и константой равновесия р-ции Ка:
622_640-42.jpg
где ai - термодинамич. активность в-ва Ai, Ka = Pi an. Температурная зависимость М. р. р. определяет калорич. характеристики р-ции. В тех случаях, когда р-ция происходит при постоянном давлении (в изобарных условиях), выполняется соотношение:
622_640-43.jpg
где 622_640-44.jpg - теплота процесса, равная изменению энтальпии системы при одном пробеге р-ции, Hi - парциальная молярная энтальпия в-ва. В изохорных условиях, т. е. при постоянном объеме системы, температурная зависимость М. р. р. имеет вид:
622_640-45.jpg
где DU = QV - тепловой эффект, равный изменению внутр. энергии системы при одном пробеге р-ции.
===
Исп. литература для статьи «МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА РЕАКЦИИ»:
Карапетьянц М. X., Химическая термодинамика, 3 изд., М., 1975, с. 101-07, 390-400. Н. А. Смирнова.

Страница «МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА РЕАКЦИИ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков