Учебник. Энергия Гиббса

Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным, связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и энтропийным T ΔS, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж): ΔG = ΔH – T ΔS

При ΔG 0 указывает на то, что процесс термодинамически запрещен (рис. 4.4).

Изменение энергии Гиббса: а – обратимый процесс; б – необратимый процесс

Записав уравнение (4.2) в виде ΔH = ΔG + T ΔS, получим, что энтальпия реакции включает свободную энергию Гиббса и «несвободную» энергию ΔS ċ T. Энергия Гиббса, представляющая собой убыль изобарного (P = const) потенциала, равна максимальной полезной работе. Уменьшаясь с течением химического процесса, ΔG достигает минимума в момент равновесия (ΔG = 0). Второе слагаемое ΔS ċ T (энтропийный фактор) представляет ту часть энергии системы, которая при данной температуре не может быть превращена в работу. Эта связанная энергия способна лишь рассеиваться в окружающую среду в виде тепла (рост хаотичности системы).

Итак, в химических процессах одновременно изменяются энергетический запас системы (энтальпийный фактор) и степень ее беспорядка (энтропийный фактор, не совершающая работу энергия).

Анализ уравнения (4.2) позволяет установить, какой из факторов, составляющих энергию Гиббса, ответственен за направление протекания химической реакции, энтальпийный (ΔH) или энтропийный (ΔS ċ T).

Если ΔH 0, то всегда ΔG 0 и ΔS 0, и реакция с поглощением теплоты и уменьшением энтропии невозможна ни при каких условиях.

В остальных случаях (ΔH 0, ΔS > 0) знак ΔG зависит от соотношения ΔH и TΔS. Реакция возможна, если она сопровождается уменьшением изобарного потенциала; при комнатной температуре, когда значение T невелико, значение TΔS также невелико, и обычно изменение энтальпии больше TΔS. Поэтому большинство реакций, протекающих при комнатной температуре, экзотермичны. Чем выше температура, тем больше TΔS, и даже эндотермические реакции становятся осуществляемыми.

Проиллюстрируем эти четыре случая соответствующими реакциями:

Источник

В каком случае реакция неосуществима при любых температурах

Задача 320.
В каком из следующих случаев реакция неосуществима при любых температурах: а) H > 0, > 0; 6) H > 0, 0, > 0 в уравнении = H – T второй член равенства (- T) будет иметь отрицательное значение, поэтому член () примет тоже отрицательное значение только при достаточно большом числовом значении (Т). Член () может быть отрицателен только при очень высоких значениях температуры (Т). Реакция возможна только при достаточно высоких температурах, потому что с ростом члена (Т) будет наблюдаться уменьшение значения члена ( ).

б) При H > 0, 0, то при положительном значении члена (T) значение члена () будет иметь положительное значение при любых значениях (Т), т.е. реакция невозможна при любых температурах

в) При H [T ]; б) [ H] [T] реакция может протекать самопроизвольно.

Ответ: а).

Задача 322.
Исходя из знака следующих реакций:

сделать вывод о том, какие степени окисленности более характерны для свинца и олова: а) для свинца +2, для олова +2; 6) для свинца +2, для олова +4; в) для свинца +4, для олова +2; г) для свинца +4, для олова +4.
Решение:
а) Для свинца +2 реакция образования PbO возможна ( 0).

б) Для свинца +2 реакция образования PbO возможна ( 0), для олова +4 реакция образованиям SnO2 невозможна ( > 0).

г) Для свинца +4 реакция образования PbO2 невозможна ( > 0), для олова +4 реакция образованиям SnO2 возможна ( 0; б) > 0).
Решение:
При переходе воды из кристаллического состояния в газообразное система приобретает менее устойчивое состояние, т. е. энтропия её повышается ( > 0). Так как таяние льда процесс эндотермический, H > 0.
При H > 0, >0 в уравнении = H – Tвторой член равенства (- T ) будет иметь отрицательное значение, поэтому член ( ) примет тоже отрицательное значение только при достаточно большом числовом значении (Т). Член () может быть отрицателен только при очень высоких значениях температуры (Т). Но так как по условию задачи температура низкая (Т = 263 К), то член ( > O), т.е. процесс таяния льда при данной температуре невозможен.

Ответ: а).

Задача 324.
Учитывая, что NO2(г) окрашен, а N2O4(г) бесцветен, и исходя из знака изменения энтропии в реакции
2NO2(г) = N2О4(г), предсказать, как изменится окраска в системе NO2 —N2O4 с ростом температуры: а) усилится; б) ослабеет.
Решение:
В реакции 2NO2(г) = N2О4(г) уменьшается общее число молей, а также число молей газообразных веществ, т.е. система из менее устойчивого состояния переходит в более устойчивое состояние, процесс сопровождается уменьшением энтропии ( Читайте также: У кого какая температура на xbox 360

Ответ: а).

Задача 320.
В каком из следующих случаев реакция неосуществима при любых температурах: а) H > 0, > 0; 6) H > 0, 0, > 0 в уравнении = H – T второй член равенства (- T) будет иметь отрицательное значение, поэтому член () примет тоже отрицательное значение только при достаточно большом числовом значении (Т). Член () может быть отрицателен только при очень высоких значениях температуры (Т). Реакция возможна только при достаточно высоких температурах, потому что с ростом члена (Т) будет наблюдаться уменьшение значения члена ( ).

б) При H > 0, 0, то при положительном значении члена (T) значение члена () будет иметь положительное значение при любых значениях (Т), т.е. реакция невозможна при любых температурах

в) При H [T ]; б) [ H] [T] реакция может протекать самопроизвольно.

Ответ: а).

Задача 322.
Исходя из знака следующих реакций:

сделать вывод о том, какие степени окисленности более характерны для свинца и олова: а) для свинца +2, для олова +2; 6) для свинца +2, для олова +4; в) для свинца +4, для олова +2; г) для свинца +4, для олова +4.
Решение:
а) Для свинца +2 реакция образования PbO возможна ( 0).

б) Для свинца +2 реакция образования PbO возможна ( 0), для олова +4 реакция образованиям SnO2 невозможна ( > 0).

г) Для свинца +4 реакция образования PbO2 невозможна ( > 0), для олова +4 реакция образованиям SnO2 возможна ( Читайте также: Какая температура масла в двигателе тси

Ответ: б).

Задача 323.
Каков знак процесса таяния льда при 263 К: а) > 0; б) > 0).
Решение:
При переходе воды из кристаллического состояния в газообразное система приобретает менее устойчивое состояние, т. е. энтропия её повышается ( > 0). Так как таяние льда процесс эндотермический, H > 0.
При H > 0, >0 в уравнении = H – Tвторой член равенства (- T ) будет иметь отрицательное значение, поэтому член ( ) примет тоже отрицательное значение только при достаточно большом числовом значении (Т). Член () может быть отрицателен только при очень высоких значениях температуры (Т). Но так как по условию задачи температура низкая (Т = 263 К), то член ( > O), т.е. процесс таяния льда при данной температуре невозможен.

Ответ: а).

Задача 324.
Учитывая, что NO2(г) окрашен, а N2O4(г) бесцветен, и исходя из знака изменения энтропии в реакции
2NO2(г) = N2О4(г), предсказать, как изменится окраска в системе NO2 —N2O4 с ростом температуры: а) усилится; б) ослабеет.
Решение:
В реакции 2NO2(г) = N2О4(г) уменьшается общее число молей, а также число молей газообразных веществ, т.е. система из менее устойчивого состояния переходит в более устойчивое состояние, процесс сопровождается уменьшением энтропии ( Источник

Источник

ИмяДатаСообщениеЧитать обсуждение полностью:
Тротлинг i7 10875h на низких температурахShanesubСегодня 02:10https://www.cyberforum.ru/post15803918.html

Объясните сверхтекучесть гелия при низких температурах
Мне не совсем понятна сверхтекучесть гелия при низких температурах. А что низкие температуры.

Тротлинг
Здравствуйте! Купила ноутбук lenovo s340-15iwl и столкнулась скорее не с проблемой, а с непоняткой.

Тротлинг Intel Core i5 8265U
Ребята, привет всем. Помогите решить проблему, пожалуйста. Уже несколько месяцев вожусь, не могу.

Падение частот при входе в игру(не тротлинг)
При входе в игру процессор, находящийся в турбобуст, сбрасывает частоты с 3800 до 2100, и находится.

Lenovo IdeaPad s340 15iwl тротлинг видео карты
Падают частоты в играх с 3.6-3.2 до 0.9-0.7 Гц. Проблема в видео карте nvidia mx230 при.

Разница в температурах процессоров
!Короче вот мой компьютер я не могу понять почему core 0 41 c )) core 40 а вот core 1 55.

Выключение при нормальных температурах
Ноутбук буквально два дня назад вернулся с ремонта. Закоротило звуковую, не включался. Все.

Выключается ноутбук при нормальных температурах
у меня выключается ноут,раньше такого не было,эверест показывает что темп.в норме,но есть какая та.

Реакция неосуществима при любых температурах
В каком из следующих случаев реакция неосуществима при любых температурах: а)Δ H°>0, Δ.

Источник

В каком случае реакция неосуществима при любых условиях

Для удобства пользователей и возможности быстрого нахождения решения типовых (и не очень) задач на xим. энергию и термодинамику.

©Для некоммерческого использования. При перепечатке решений обязательна ссылка на источник.

Решение:
1) H2(г)+1/2 O2(г) = Н2О(ж)

Задача 5
Вычислить изменение энергии Гиббса для реакции CaCO3(к.) = СаО(к.)+СО2(г.)
при 25, 500, 1500*С. Зависимостью дельта Н и дельта S от температуры пренебречь.

Для 500С (773К):
ΔGо= 178 – 773 * 0,162 = 52,77 кДж > 0 (реакция невозможна и при 500С)

Подобным образом найдите ответ для остальных реакций.

Задача 13
Константа диссоциации муравьиной кислоты при 298 К равна 1,7 * 10^(-4)
Рассчитайте ΔG298 процесса диссоциации. Какой процесс (диссоциация или моляризация) протекает в системе самопроизвольно, если концентрация Снсoo- =Сн+= Cнсоон= 10^(-2) моль/л
Ответ подтвердите рассчетом ΔG.

Решение:
Температура выражает меру теплового движения частиц и кол-во энергии, необходимой для осуществления какого-либо процесса (энергию ведь, как вы знаете, измерить невозможно).

Между молекулами обоих в-в водородные связи, при плавлении они сохраняются и лишь несколько ослабляются, поэтому для плавления требуется сходное кол-во энергии.

Мера ослабления межмолекулярных связей при плавлении этих веществ сходна (те же связи), потому и темп. плавления сходны.

Не так при кипении. При кипении межмолекулярные связи разрушаются, и энергия, требуемая для их разрушения, находится в прямой зависимости от сил межмолекулярного притяжения.

Между молекулами Н2О2 больше водородных связей, и кроме того, Ван-дер-Ваальсовы силы притяжения тем больше, чем больше электронное облако молекулы, поэтому несомненно для разрушения сил межмолекулярного притяжения требуется намного больше энергии, а значит, темп. кипения будет значительно выше.

Источник

В каком случае реакция неосуществима при любых условиях

Итак, в химических процессах одновременно изменяются энергетический запас системы (энтальпийный фактор) и степень ее беспорядка (энтропийный фактор, не совершающая работу энергия).

Анализ уравнения (4.2) позволяет установить, какой из факторов, составляющих энергию Гиббса, ответственен за направление протекания химической реакции, энтальпийный () или энтропийный ().

Проиллюстрируем эти четыре случая соответствующими реакциями:

N₂O_4(г) = 2NO_2(г) (возможна при высокой температуре).

Для оценки знака реакции важно знать величины и наиболее типичных процессов. образования сложных веществ и реакции лежат в пределах 80–800 кДж∙. Энтальпия реакции сгорания всегда отрицательна и составляет тысячи кДж∙. Энтальпии фазовых переходов обычно меньше энтальпий образования и химической реакции Δ – десятки кДж∙, Δ и Δ равны

Источник