Chemická termodynamika II

Prezentace na téma: "Chemická termodynamika II"— Transkript prezentace:

1 Chemická termodynamika II

2 II. Termodynamický princip
II.TP se týká spontánních dějů Spontánní = samovolný děj má nevratný charakter Clausius: Teplo nemůže samovolně přecházet z tělesa chladnějšího na těleso teplejší Kelvin: Není možné cyklicky odebírat teplo tělesu, teplota je všude stejná a přeměňovat je na práci, aniž by se část tepla nepřevedla na těleso chladnější

3 Entropie umožňuje předpovídat průběh dějů značí se S
je mírou neuspořádanosti systému změna entropie při vratném izotermickém ději je rovna teplu, které systém přijal, dělenému teplotou, při níž děj probíhá J/K

4 Adiabaticky izolovaná soustava
Vratný děj změna entropie je nulová (Qrev=0) Nevratný děj Důkaz:

5 Tepelné stroje přeměňují teplo na práci pracují mezi dvěma lázněmi
Carnotův cyklus Tepelný oběh s nejvyšší termickou účinností,sestávající ze dvou expanzních změn (izotermy a adiabaty) a ze dvou změn kompresních (izotermy a adiabaty). Carnotův cyklus nelze prakticky realizovat - ukazuje nejvyšší teoreticky dosažitelnou účinnost oběhu, v němž se přivádí teplo pracovní látce při teplotě TA a odvádí při teplotě TB. Lze tak lépe analyzovat možnosti dalšího zdokonalování tepelných oběhů.

6 Carnotův cyklus

7 Carnotův cyklus Tepelnou účinnost stroje s Carnotovým cyklem lze vypočítat podle vzorce                              kde T1 je teplota ohřívače a T2 teplota chladiče. Carnotův cyklus se skládá se ze 4 termodynamických dějů: Izotermická expanze (na obrázku A→B), adiabatická expanze (B→C), izotermická komprese (C→D), adiabatická komprese (D→A). Všechny čtyři děje jsou vratné a uvedou soustavu Carnotova stroje opět do výchozího termodynamického stavu, takže se jedná o děj kruhový.

8 T-S diagram Carnotova cyklu

9 Helmholzova energie Dříve - volná energie Definice: F = U - TS
F = U - TS - ST Pro izotermický děj T=konst.  T = 0  F = U - TS U - TS = Wrev (F)T = Wrev Změna Helmholtzovy energie se rovná maximální práci vyměněné mezi systémem a okolím při vratném izotermickém ději

10 Práce Maximální práce = vratná - reverzibilní Objemová: Neobjemová:

11 Práce Změna Helmholtzovy energie za konstantní
teploty a objemu se rovná maximální (vrátné) neobjemové práci

12 Gibbsova energie Definice G = F + pV G = U – TS + pV G = H – TS
Volná entalpie Definice G = F + pV G = U – TS + pV G = H – TS H = U + pV

13 Gibbsova energie G = F + pV
Změna Gibbsovy energie je rovna maximální neobjemové práci při izobaricko-izotermickém ději

14 Obecné podmínky termodynamické rovnováhy
1. Předpokládáme: T, V = konst., uzavřený systém, nekoná se objemová práce < pro nevratný děj > pro vratný děj Pro spontánní děje platí., že Helmholtzova energie klesá až do rovnováhy, kdy je minimální

15 Obecné podmínky termodynamické rovnováhy
Předpokládáme: p, T = konst. uzavřený systém Pro spontánní děje platí., že Gibbsobva energie klesá až do rovnováhy, kdy je minimální

16 Podmínky rovnováhy v uzavřených soustavách
Maximum entropie při adiabatické izolaci soustavy Minimum Helmholtzovy energie při T,V = konst. Minimum Gibbsovy energie při T,p = konst.

17 Chemický potenciál = parciální molární Gibbsova energie….. i
Gsměsi = n1G1 + n2G2 + n3G3 + ……… Gi = i Pro čistou látku: Pro složku: 0 = chemický potenciál plynu ve standardním stavu p0=101,325 kPa a teploty T

18 Třetí termodynamický princip
Entropie ideálního krystalu čisté látky při absolutní nule teploty je nulová. Planckova věta