توابع ترمودینامیکی شیمیایی

[rohamavation]

توابع ترمودینامیکی شیمیایی
من سه سوال در مورد توابع حالت ترمودینامیکی H,S,G دارم
آنتالپی با فرمول داده می شود H=U+PV
. آنچه من می خواهم بدانم این است که آیا P در بالا ذکر شد فشار داخلی سیستم است یا فشار خارجی اعمال شده؟
تغییر آنتروپی با فرمول ΔS= داده می شود ${\frac{dq_{reversible}}{T}}$
. آیا دمای ذکر شده از سیستم یا محیط اطراف است.
در همان خطوط چه دمایی برای تعریف تابع انرژی آزاد گیبس گرفته می شود: -G=H−TS
.سه عملکردی که شما ذکر کردید فقط برای حالت های تعادل ترمودینامیکی سیستم قابل اجرا هستن که برای آنها فشارها و دمای سیستم و محیط اطراف آن با تفاوت های بسیار ناچیز با یکدیگر مطابقت دارن. در انتگرال برای به دست آوردن تغییر آنتروپی تطبیق یکسان اعمال میشه. یعنی یک مسیر برگشت پذیر از یک توالی پیوسته از حالت های تعادل ترمودینامیکی تشکیل شدن
در رابط بین سیستم و محیط اطرا، دما و فشار سیستم همیشه با دما و فشار محیط اطراف مطابقت داره (بدون توجه به اینکه آیا سیستم در حالت تعادل است). فقط این است که در امتداد یک مسیر برگشت ناپذیر سیستم (که برای آن سیستم از یک دنباله ای از حالت های غیر تعادلی عبور میکنه)، فشار و دمای درون سیستم با موقعیت مکانی و مقادیر میانگین آنها (متوسط بر حجم سیستم) با محیط اطراف در رابط مطابقت نداره
ترمودینامیک: رابطه بین انواع مختلف انرژی
فرض کنید گازی را در دمای T1<Troom میگیرم
در یک بشر مجهز به پیستون و دیواره های رسانا.دما افزایش مییابه هم انرژی حجم فشار و هم انرژی داخلی با مقادیر ثابتی، مستقل از مسیر (متغیرهای حالت بودن)، طبق معادله Δ(PV)=nRΔT افزایش مییابه
و ΔU=3/2 nRΔT از آنجایی که آنتالپی مجموع هر دو انرژی است، حتی یک متغیر حالت است و تغییر آن مستقل از مسیر طی شده است.
اکنون رویداد هر چند Δ(PV)
یک تابع حالت است و یک تغییر ثابت در مقدار آن وجود دارد، 2 راه برای تغییر (افزایش در این مورد) آن وجود داره. یکی با افزایش حجم و دیگری با افزایش فشار.
مشکل این است که در فرآیند افزایش انرژی فشار-حجم با افزایش حجم، سیستم باید مقداری کار انجام دهد، به این معنی که باید مقداری انرژی خارج کنه. اما ما نمی توانیم اجازه دهیم این اتفاق بیفته بنابراین من باید مقداری انرژی اضافی را برای سیستم فراهم کنم که بتواند آن را برای انجام کار خارج کنه. من انرژی سیستم را با انجام این کار افزایش ندادم زیرا در قالب کار به محیط اطراف بازمیگرده
این تغییر اساسی در انرژی سیستم وجود دارد که توسط سیستم از محیط اطراف جذب می شود و این انرژی اضافی PΔV وجود دارد.
که نیز جذب میشود اما سپس به شکل کار بیرون میریزه. کل انرژی جذب شده گرما q هست
و انرژی پرتاب شده کار (-w) میگم.. آنها به مسیر بستگی دارند همانطور که به روشی که من PV را افزایش میدهم بستگی داره
مسئله:
بزرگترین مشکل این قیاس این است که نمی تواند ΔU=q+w را توضیح بده. طبق قیاس من ΔU+Δ(PV)=q+w
. این بدان معناست که انرژی فشار-حجم بخشی از انرژی داخلی است و چیزی متفاوت نیست. اما پس اهمیت آنتالپی H=U+PV چیه
علاوه بر این من نمیدانم کجا قرار دهم:
1. انرژی آزاد را گیبش میده زیرا من درک کاملی از آن ندارم من فقط فرمول ریاضی و تعریف آن را میدانم: حداکثر کار مفیدی که سیستم میتواند انجام بده و
2. انرژی از دست رفته به دلیل آنتروپی (TΔS
به طور کلی، روش های استفاده از آنها عبارتند از انرژی داخلی برای چیزهای تراکم ناپذیر مفیده زیرا حجم آنها ثابته. بقای انرژی برای مایعات مواد یونی و محلول ها را میتوان با انرژی داخلی مدیریت کرد. یک مثال کلاسیک آنالیز باتری است.
آنتالپی برای چیزهای قابل تراکم مفیده زیرا این فرآیندها اغلب در حجم ثابت نیستند. حفظ انرژی برای تغییرات فاز و فرآیندهای فاز گاز معمولاً به آنتالپی نیاز دارد. یک مثال کلاسیک گازی است که از طریق یک شیر یا توربین منبسط میشه
انرژی گیبس برای تعیین اینکه کدام نسخه از یک سیستم وجود خواهد داشت مفید است. یک مثال کلاسیک تعیین این است که یک واکنش به کدام سمت خواهد رفت.
من واقعاً آنها را درک نمیکردم تا زمانی که مجبور به استفاده از آنها شدم و به طور خاص نیاز به انجام مسائل مهندسی با آنتالپی داشتم. من مشکلات کاری با هر یک از این شرایط را توصیه میکنم.
برای پاسخ به سوالم به طور خاص، فکر می کنم مشکل اینجاست که اگر اجازه دهید سیستم شما حجم را تغییر دهد دیگر طبق تعریف دیگر یک سیستم حجم ثابت ندارید و باید از آنتالپی استفاده کنید نه انرژی داخلی.