С. Жайлауов физикалық химия
жүктеу/скачать 2.46 Mb.
|
| G=H+T жане F=U+T (59)
Бұл теңдеулердегі бірінші өрнекті Гиббс, екіншісін Гельмгольқ тұжырымдаған. Егер система қысым мен температура немесе көлем мен тем-пература тұрақты жағдайда өзінің әуелгі (бастапқы) күйінен соңғы (ақырғы) күйіне ауысса, онда (59) теңдеу: жане Мұндағы Гиббс және Гельмгольц энергияларын сәйкес Ат = — және Ат= —АР өрнектерімен алмастырсақ: және (61) Осы келтірілген соңғы үш өрнекті (50, 60 және 61) Гиббс-Гельмгольц теқдеуі дейді. Олардың біріншісі изобара-изотерма-лық, екіншісі изохора-изотермалық процеске қолданылады. Олар-дың басты маңызы, түрлі процестер кезінде мәнін анықтауға бола бермейтін энтропия сияқты функцияны қолданбай, ішкі энергия 51 мен энтальпияны пайдаланып, изотермалық процесс кезінде пайда болатын барынша пайдалы жұмысты есептеп шығуга болатынды-ғы. Сол сияқты олардың біріншісі қысым өзгеріссіз, ал екінііпсі көлем өзгеріссіз қалатын изотермалық процестегі пайдалы /жұ-мысты өрнектейді. Ал енді, термодинамиканы пайдалану үшін әуелі теңдеулер мен кейбір қосымша ойларды еске түсірейік. Ол үшін жиі колда-нылатын термодинамикалық функциялар арасындағы байланыс пен олардың тәуелділігін көрсететін әрі қарапайым, әрі бірден-бір негізгі теңдеулерді, ой үйлесімін өрнектейтін формулаларды жа-зайық: 1. H=U+pV 2. U=H-pV 3. Ғ=U-TS 4.G=H-TS 5. dH=TdS+Ydp 6. dU=TdS+pdV 7. dҒ=-SdT-pdY 8. dG=-SdT+Ydp Егер система мен оны коршаған орта энтропияларының өзгеруі белгілі болса, онда процестің жүру-жүрмеуін алдын ала болжап айтуға болады. Ол үшін система мен оны қоршаған орта эн-тропияларын өлшейді, система энтропиясының өзгеруін Sc және оны қоршаған ортаныкі Sорта деп белгілейді. Сондай-ақ жылу (Q) мен жұмыстың (А) шамасын білу қажет, өйткені бұл екеуі де басқа термодинамикалык, функциялармен салыстырғанда системаның қандай жолме жүруіне тәуелді. Бұл айтылған шарттар орындалса: а) егер SС +S0p =0 болса, система тепе-теңдікте болады; б) егер Sс+Sорта>0 болса, процесс өздігінен басқа күйге айналуы мүмкін; в) егер Sс+Sорта<0 болса, процесс өздігінен жүрмейді. Мына келтірілген шарттар изобара-изотермалық процестер үшін, яғни қысым мен температура өзгеріссіз қалатын изобаралық жағ-дайдагы өзгерістерге қажет: егер G<0 болса, реакция өздігінен жүреді; егер G>0 болса, реакция өздігінен жүрмейді; егер G=0 болса, система тепе-теңдікте болады және ол бос энергияны қосып та алмайды, бөліп те бермейді. Енді системалардағы ішкі энергия мен энтальпияны қарасты-райық. Әрбір системаның көлемі өзгеріссіз қалса (У=сопst), онда ішкі энергия, ал процесс изобаралық (р = сопst) болса, онда энталь-пия мәні есепке алынады. Демек, ішкі энергия мен энтальпияның айырмашылығы қысыммен байланысты екен, яғни газ күйіндегі заттары бар система үшін ішкі энергия мен энтальпияның айырма-шылығы бар, ал сұйық, катты күйіндегі заттары бар система үшін ішкі энергия мен энтальпияның мағынасы (өлшем шамасы) бірдей екен. Термодинамикалық функциялардың өзара қатыиасы (10-сурет-те көрсетілген. Ал, 11-суретте термоди“амикадағы сипаттамалык 52 функциялардың өзара байланыс жүйесі келтірілген. Онда әрбір түзу бойына үш функция шамасы өзара байланыса орналасқан. Ал, олардың екеуінің теңдік не теңсіз- дікте болуын және ондағы процес- тің қалайша жүретінін бір түзу сызық бойына орналасқан үшінші термодинамикалық функция анық- тайды. Мысалы, әрбір процестің өздігінен жүру мүмкіндігі энтро- пияның өсуімен немесе 11-суреттің ең төменгі қатарына орналас- қан төрт функциянын, азаюымен байланысты, ал тұрақты тепе- теңдіктің негізгі белгісі, шарты сол энтропияның ең үлкен мәні және әлгі келтірілген төртеудің ең кіші мәні (3-таблица) екен. Тірі организмдегі күрделі процестерді термодинамика заңды-лықтарымен байланыстырып, түсіндіруге болады екен. Тірі орга-низмдер де табиғаттың негізгі заңдарына бағынады. Оларға энер-гияның сақталу және басқа түрге айналу заңын қолдануға әбден болатыны сияқты, термодинамиканың екінші заңын да пайдалана-ды. Тірі организмдер өздерінің өсу, өну сияқты өмірлік процестері кезінде, өзін қоршаған айналамен зат алмасуы арқылы тоқтаусыз қатынаста болады. Ол айналадан өзіне қабылданған заттарды қо-рек етеді, өздеріне бейімдеп түрлендіреді. Бұл процестердін бәрі де материяның сақталу заңына қайшы келген емес. Оны ғалым-дар мен мамандар жүргізген тәжірибелер дәлелдеп келеді. Тіршіліктегі құбылыстар мен өзгерістерге қажетті энергияны организмдер қоректік заттардағы химиялық энергиядан алады. Организмге енген зат күрделі химиялық реакцияларға түседі, ыды-райды, тотығады және осы қүбылыс кезінде пайда болатын жылу мен жұмыс жаңа қосылыстар синтездеуге жұмсалады. Организмде қоректік заттар ыдырағанда пайда болатын энергиялар басқалар-мен салыстырғанда біршама аз және бұл құбылыс термодинами-каның екінші заңына қайшы келмейді. Әйтсе де тірі организм өзін қоршаған ортамен зат арқылы да, энергия арқылы да емін-еркін алмаса беретін ашық система болгандықтан, осындай алмасу нә~ тижесінде оның қуаты артады да, термодинамика екінші заңына 3-таблица
53 бағына қоймайды. Мысалы, жасыл жапырақ Күн сәулесіндегі энергияны өз бойына дарытып, қуаттанады, ал онымен қоректен-ген жануар болса, ол да өзіне қажетті жылу мен жұмысқа арнал-ран энергияны алады. Организмнің өз энтропиясы кез келген бағытта өзгеруі мүмкін, яғни ол өзін қоршаған ортадан бос (еркін) энергияны көбірек дарытқандықтан, энтропия азайса, организм — орта системасындағы энтропия артады. Демек, термодинамиканьщ екінші заңы табиғаттағы құбылыстар үшін де қолданылады екен. жүктеу/скачать 2.46 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|