Дәріс 11
(2 сағат)
Тақырып. Химиялық теормодинамиканың және қайтымсыз процесстердің термодинамиканың негіздері
Дәріс сабақтың мазмұны
1 Химиялық реакциялардың типтері.
2 Химиялық реакцияның жылдамдығы, Аррениус заңы.
3 Қайтымсыз процесстердің термодинамика әдістері.
Жылудинамиканың заңдарын және оның химиялық реакцияларды зерттеуге пайдаланатын тәсілдерін мына мақсаттар үшін қолданады:
- химиялық реакцияның энергетикалық тепе-теңдігі;
- химиялық реакцияның дамуының мүмкін бағыты;
- химиялық жүйенің тепе-теңдік шарттарын орнату.
Бұл сұрақтар жанудың химиялық реакциясын, заттардың фазалық айналуын зерттеуде, осы химиялық реакциялардың жүруіне қажетті шартттарды анықтауда және оның тепе-теңдік жағдайы алынатын шектеулерді табуда алатын орны үлкен. Химиялық қосылыстардың стехиометриялық (реакцияға қатынасатын заттардың өзара қандай мөлшерде болатынын көрсететін заңды қолданысқа алатын химияның бір бөлімі) екенін ұмытпау керек.
Стехиометрия негізіне Авогадро заңы, Гей-Люссак, құрамдық, тұрақтылық, массаның сақталу заңы т.б. жатады. Стехиометриялық молекулалардың қандай жолмен және қандай жағдайда алынатынынан тәуелсіз, тек ол молекулярлық құрамының қатаң тұрақтылығымен сипатталады. Мысалы, күкірт қышқылының формуласы H2SO4 болса, онда қосылыстағы сутегі, күкірт, оттегі атомдарының саны әрқашан мынадай қатынаста тұрады 2:1:4; ал судағы (H2O) сутегінің атом саны оттегінің атом санынан екі есе көп. Заттың стехиометриялық мөлшерінің өлшем бірлігі бір моль деп аталады. Бұл мөлшерде берілген заттың тек белгілі бір молекулалар саны 6,02204*1023 болатынын Авогадро ашқан. Нәтижесінде жаңа заттар түзілетін химиялық реакциялар, яғни жеке химиялық заттар арсындағы өзара әрекеттесу процестері әртүрлі физикалық және химиялық ерекшеліктері бойынша жіктеледі. Жылу бөліп шығаратын процестер экзотермиялық, ал жылуды сіңіретін реакциялар эндотермиялық деп аталады. Тұрақты қысымда және тұрақты көлемде жүретін заттың, реакцияға дейінгі және реакциядан кейінгі температурасы бірдей болып қалатын реакцияны изобаралық-изотермиялық және изохоралық-изотермиялық деп аталады.
Егер техникалық жылудинамикасында жұмысшы дене күйінің физикалық өзгерісі екі параметрмен анықталса (үшіншісі тұрақты болып), онда химиялық түрлену процестерінде негізгі үш параметрге концентрация қосылады және бұндай жүйенің өзгеру процестерінде тұрақты болып екі параметр қалуы мүмкін.
Егер реакция кезінде қандай да бір заттың бір молекуласынан басқа заттың бірнеше молекуласы түзілсе, онда мұндай реакция мономолекулярлы немесе диссоциация реакциясы деп аталады.
Бимолекулярлық немесе екінші дәрежелі реакция деп әртүрлі заттардың екі молекуласы басқа заттардың бір немесе бірнеше молекуласына айналады.
Жылудинамиканың бірінші заңының химиялық процестерге қолдануын қарастыратын химиялық жылудинамикасының бөлімі термохимия деп аталады. Тұрақты температура мен қысымда ( , ) немесе тұрақты температура мен көлемде ( , ) жүретін химиялық түрлену процесін қарастыру кезінде реакциядан шығатын жылуды Q, кДж/К*моль деп белгілейді.
Кей кезде, термохимияда жылудың таңбасы техникалық жылудинамикадан өзгеше болып келеді, яғни жүйеден әкетілген жылу оң, ал берілген жылу теріс таңбалы болып қарастырылған. Химиялық реакцияның жұмысын А, кДж/К*моль деп белгілейді. Ол реакциядағы ұлғаю, сығу, магнит, беттік, электлік, жарық және басқа күштер жұмыстарының қосындысына тең.
Гесс заңы. Бұл заңның іс жүзінде орындауға қиыншылық туғызатын реакциялардың жылуын анықтаудағы алатын орны ерекше. Заңды 1840 жылы орыс ғалымы Г.Г. Гесс ашқан.
Бұл заң былайша айтылады: бірнеше аралық кезеңдерден тұратын реакцияның жылулық әсерлігі, осы аралық кезеңдерден немесе олардың орналасуынан тәуелсіз. Ол толығымен жүйенің бастапқы және соңғы күйлеріме анықталады.
Жылудинамиканың екінші заңы қайтымды және қайтымсыз процестердің негізгі жағдайларын, жылудинамикалық жүйелердің тепе-теңдігін қарастырады. Бұл ілім химиялық реакцияларға да қатысты себебі химиялық реакциялардың тепе-теңдігінің күйін, оларға химиялық жүйедегі оны анықтаушы шамалардың және осы шамаларға температура мен қысымның әсерін қарастырады. Жылудинамиканың екінші заңының аналитикалық кескіні dS>dQ/T бұдан біз өздігінен жіретін қайтымсыз процестердің энтропиясы өсетінін, ал қайтымды процестерде энтропия өзгеріссіз қалатынын көрсетеді.
Өздік бақылау сұрақтары
1 Жылудинамиканың заңдарын химиялық реакцияларға қолдану;
2 Стехиометрия негізіне қандай заңдар жатады?
3 Техникалық жылудинамикасында жұмысшы дене күйін сипаттайтын физикалық параметрлерді атаңыз?
4 Химиялық реакцияның минимал жұмысы деп нені айтады?
5 Гесс заңының айтылуы қалай?
Қолданылған оқулықтар
1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат., 1969. – б.3-20
2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15
3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16
4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41
5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.
Достарыңызбен бөлісу: | 
