Poglavje 9. Termodinamične lastnosti posameznih snovi. Standardno agregatno stanje
9.1. Entalpijski referenčni sistem. Formule za izračun entalpij.
S termodinamičnimi metodami ni mogoče najti absolutnih vrednosti entalpij in notranjih energij, temveč je mogoče določiti le njihove spremembe. Hkrati je pri termodinamičnih izračunih kemično reagirajočih sistemov priročno uporabiti en sam referenčni sistem. Ker sta v tem primeru entalpija in notranja energija povezani z razmerjem , je dovolj, da uvedemo referenčni sistem samo za eno entalpijo. Poleg tega je za primerjavo in sistematizacijo toplotnih učinkov kemijskih reakcij, ki so odvisni od agregatnega stanja reagirajočih snovi in pogojev za potek kemijskih reakcij, uveden koncept standardnega agregatnega stanja. Kot je leta 1975 priporočila Komisija za termodinamiko Mednarodne zveze za čisto in uporabno kemijo (IUPAC), je bilo standardno stanje opredeljeno na naslednji način:
“Standardno stanje za pline je stanje hipotetičnega idealnega plina pri tlaku 1 fizikalne atmosfere (101325 Pa). Za tekočine in trdne snovi je standardno stanje čista tekočina oziroma čista kristalinična snov pri tlaku 1 fizikalne atmosfere. Za snovi v raztopinah se za standardno stanje šteje hipotetično stanje, v katerem bi bila entalpija enomolarne raztopine (1 mol snovi v 1 kg topila) enaka entalpiji raztopine pri neskončnem redčenju. Lastnosti snovi v standardnih stanjih so označene z nadnapisom 0." ( Čista snov je snov, sestavljena iz enakih strukturnih delcev (atomov, molekul itd.)).
Ta definicija se nanaša na hipotetična stanja plina in raztopljene snovi, saj se v realnih pogojih stanja plinov v večji ali manjši meri razlikujejo od idealnih, stanja raztopin pa se razlikujejo od idealne raztopine. Zato se pri uporabi termodinamičnih lastnosti snovi v standardnih stanjih za realne pogoje uvedejo popravki za odstopanje teh lastnosti od dejanskih. Če so ta odstopanja majhna, popravkov ni treba uvesti.
V referenčnih knjigah so termodinamične količine običajno podane pod standardnimi pogoji: tlak R 0 =101325Pa in temperatura T 0 =0K oz T 0 = 298,15 K (25 0 C). Pri izdelavi tabel skupnih entalpij snovi je bilo za izhodišče entalpij vzeto tudi njihovo standardno stanje pri temperaturi T 0 =0K oz T 0 =298,15K.
V snoveh, biti čisto kemični elementi v najbolj stabilni fazi stanje pri R 0 = 101325 Pa in referenčna temperatura entalpije T 0 vzameta vrednost entalpija enaka nič: 
. (Npr. za snovi v plinastem stanju: O 2, N 2, H 2, Cl 2, F 2 itd., za C (grafit) in kovine (trdni kristali)).
Za kemične spojine(CO 2 , H 2 O itd.) in za snovi, ki so čisti kemični elementi niso v najbolj stabilnem stanju(O, N itd.) entalpija pri R 0 =101325Pa in T 0 ni enako nič: 
.
Entalpija kemične spojine pri R 0 in T 0 naj bi enak toplotnemu učinku tvorbe jih iz čistega kemični elementi pod temi parametri, tj. 
. Torej, pri T 0 = 0K: 
in pri T 0 =298,15K: 
.
Entalpija katere koli snovi pri temperaturi T bo enaka količini toplote, ki jo je treba dovajati v izobaričnem procesu, tako da iz čistih kemičnih elementov pri temperaturi T 0 dobimo dano snov in jo segrejemo pri temperaturi T 0 do temperature T, tj. formula za izračun entalpije katere koli snovi je:
, ali z bolj strnjenim zapisom imamo:
,
kjer nadpis "o" pomeni, da je snov v standardnem stanju pri R 0 =101325Pa; 
- entalpija tvorbe snovi pri temperaturi T 0 iz čistih kemičnih elementov; 
=
– presežna entalpija, povezana s toplotno kapaciteto snovi, 
- skupna entalpija ob upoštevanju entalpije tvorbe snovi.
Za T 0 = 0:
,
Za T= 298,15 K:
Shema za izračun entalpije pri temperaturi T se lahko predstavi kot:
Referenčna knjiga ponuja naslednje vrednosti za različne posamezne snovi: 
in presežna entalpija 
Za različne temperature T.
Ker presežna entalpija 
niso podane v tabelah posameznih snovi, tedaj na levo stran izraza za 
pri T 0 =298,15K je potrebno prišteti in odšteti toploto tvorbe snovi 
pri temperaturi T 0 =0K. Potem dobimo presežek entalpije 
, ki je podan v tabelah, in dodatni izraz 
, enaka razliki v toploti tvorbe pri temperaturah T 0 =298K in T 0 =0K; tiste. . Potem imamo:
Skupne entalpije, izračunane z razmerji za T 0 =0K in T 0 = 298,15K imajo enake številčne vrednosti za dano snov pri dani temperaturi T.
Zmanjšana Gibbsova energija in njen odnos z drugimi termodinamičnimi količinami
Zmanjšana Gibbsova energija za 1 mol snovi v standardnem stanju 
je uveden z naslednjo relacijo:
[J/molK] (1)
Kje 
- molarna Gibbsova prosta energija pri standardnem tlaku, J/mol; 
- entalpija tvorbe snovi pri T=0 K iz preprostih kemičnih elementov: 
je funkcija stanja in je odvisna samo od temperature.
Vzemimo odvod () glede na temperaturo pri str=const:
(2)
V enačbi (2) je odvod Gibbsove energije glede na temperaturo enak
, (3)
in velikost 
po definiciji enaka
(4)
Če nadomestimo (3) in (4) v (2), dobimo
(5)
(6)
Prvi odvod reducirane Gibbsove energije glede na temperaturo daje presežno entalpijo. Za praktične probleme je veliko bolj priročno vzeti odvod glede na logaritem temperature, ob upoštevanju, da dT=Td ln T. Potem imamo
(7)
Zapišimo izraz (6) v obliki 
(8)
Druga izpeljanka iz 
po temperaturi pri R=const podaja toplotno kapaciteto
=
(9)
oz 
(10)
Odvisnosti (6), (7), (9) in (10) za ( 
)/T in 
se uporabljajo za pridobivanje temperaturnih približkov termodinamičnih lastnosti posameznih snovi. Molarna entropija pri standardnem tlaku je izražena tudi v smislu zmanjšane Gibbsove energije:
(11)
Prikaz termodinamičnih lastnosti posameznih snovi v literaturi
V priročniku, ki ga je uredil V.P. Za 1 mol vsake posamezne snovi v standardnem stanju so glede na temperaturo podane tabele vrednosti v območju t 0 od 100K do 6000K:
- izobarična toplotna kapaciteta, J/molK;
- zmanjšana Gibbsova energija, J/molK;
- entropija, J/molK;
- presežna entalpija, kJ/mol;
, kjer je K 0 ravnotežna konstanta kemijskega razpada dane snovi IN v plinaste atome, brezdimenzijska količina. Formula razgradnje snovi: 
, Kje 
- število atomov 
v molekuli snovi IN.
Na primer: 
.
Podane vrednosti so:
- toplotni učinek reakcije razgradnje snovi B na plinaste atome pri T 0 = 0 K, kJ/mol;
- entalpija tvorbe snovi iz čistih kemičnih elementov (toplotni učinek tvorbe) pri T 0 = 0 K, kJ/mol;
- entalpija tvorbe snovi pri T 0 = 298,15 K, kJ/mol;
M - relativna molekulska masa, brezdimenzijska količina;
- jedrska komponenta entropije snovi, ki je odvisna od izotopske sestave snovi in se v procesu kemijske reakcije ne spreminja, J/molK. Vrednost ne vpliva na referenco Praktične funkcije so podane brez upoštevanja 
.
Priročnik podaja približke reducirane Gibbsove energije v odvisnosti od temperature v obliki polinoma za vsako posamezno snov.
Približek ( T) odvisno od temperature je predstavljen kot polinom:
Kje x = T·10 -4 K; φ , φ n (n=-2, -1, 0, 1, 2, 3) – aproksimacijski koeficienti za temperaturno območje T min T T max ,( T min = 500K, T največ =6000K).
Uporaba aproksimacijskih koeficientov φ , φ n Izračunate lahko presežno entalpijo in toplotno kapaciteto snovi:
kot tudi molarna entropija: 
Popolnoma določiti vse termodinamične lastnosti posameznih snovi kemijsko reagirajočih sistemov pri temperaturi T za računalniške izračune pri izbiri T 0 =298,15K morate vnesti naslednje vrednosti:
tiste. parametrov je le 13, kjer je .
Pri izbiri T 0
= 0K magnituda 
in 
je treba odstraniti s seznama. Potem bo ostalo 11 parametrov: 
(7 koeficientov) 
. Tako je pri termodinamičnih izračunih raketnih in letalskih motorjev priporočljivo izbrati referenčno temperaturo entalpije T 0 =0K.
9.4. Izračun prosta energija Gibbs in entropija snovi pri tlaku, ki se razlikuje od tlaka pri standardnih pogojih
Molarna entalpija 
, toplotna kapaciteta 
in notranja energija 
odvisno samo od temperature:
Molarna entropija 
, Gibbsova prosta energija 
, Helmholtzova prosta energija 
odvisno od temperature in tlaka.
Vzpostavimo povezavo med količinama: 
in njihove vrednosti v standardnem stanju 
ki se določijo z uporabo referenčnih materialov.
Najprej dobimo izraz za Gibbsovo prosto energijo. Iz kombiniranega izraza 1. in 2. zakona termodinamike za enostavno, zaprto TS in za reverzibilne procese za 1 mol snovi imamo:
pri T=
const ( dT= 0) dobimo 
, Kje 
. Kjer po integraciji za končni proces v območju tlaka od R 0 do R imamo
, oz 
(1)
Kje 
-molarna Gibbsova prosta energija pri R 0 =1 fizični atm, 
- enako za pritisk 
. Odvisnost (1) velja za plinaste in kondenzirane snovi pri T=konst.
Za idealen plin, 
. torej 
in integral v (1) bo enak 
. Določil 
brezdimenzijski tlak; Kje R 0 = 101325Pa; ~ tilde, dobimo za idealni plin formulo za izračun Gibbsove proste energije pri tlaku r≠р 0:
Če je snov v mešanica plinov, potem za jaz od te komponente zmesi idealnih plinov imamo:
kjer je normalizirani parcialni tlak 
in normaliziran tlak mešanice 
povezano z relacijo 
, ob upoštevanju molskega deleža 
i-ti plin, 
, tlak mešanice plinov pa določa Daltonov zakon 
.Za pridobitev formule za izračun 
, izraženo v molskih deležih, predstavljamo formulo (3) v obliki:
Označimo molarno Gibbsovo prosto energijo jaz plina pri tlaku mešanice. Potem dobimo
Molarne Gibbsove proste energije kondenziranih snovi niso odvisne od tlaka, saj lahko njihove prostornine zanemarimo v primerjavi s prostorninami plinastih komponent. Nato formula za izračun 
kondenzirane snovi bodo imele obliko:
Kje X jaz– molski delež jaz-ta snov glede na fazo, v kateri se nahaja (na število molov njene faze), 
je molarna Gibbsova prosta energija čiste kondenzirane snovi, pri str=
str 0 = 101325 Pa.
Učinek pritiska na entropijo je mogoče določiti iz izraza za molsko Gibbsovo prosto energijo za jaz komponento idealnega plina pri tlaku str ≠str 0
iz česar izhaja, da
(7)
Po zamenjavi (8) v (7) in ob upoštevanju tega 
, dobimo:
Za i-to komponento kondenzirane snovi lahko po analogiji z izrazom (9) dobimo formulo za izračun entropije pri str ≠str 0
Magnituda 
- vzeto iz referenčne knjige, ko R 0
= 101325 Pa.
9.5. Izračun Gibbsove proste energije za realne pline in raztopine. Volatilnost in aktivnost
Pri izračunu molarne Gibbsove proste energije za realne pline in raztopine lahko uporabite formule, dobljene za idealne pline in raztopine. Hkrati parcialni tlaki str jaz se nadomestijo z vrednostjo volatilnosti f jaz [Pa] in molske frakcije x jaz– o dejavnosti a jaz. Hlapnost je tlak, določen z enačbo stanja za realne pline, ki ima enak učinek na sistem kot v primeru idealnega plina. Pravzaprav f jaz je popravljeni tlak, ki označuje odstopanje termodinamičnega sistema od idealnega stanja, ki ga opisuje enačba stanja za idealni plin.
Tako bo za realne pline vrednost molarne Gibbsove proste energije določena z izrazom
Kje 
, 
sestava). Ko se stanje realnega plina približuje stanju idealnega plina, se volatilnost 
teži k parcialnemu tlaku 
. Za idealen plin f jaz =
str jaz(pri nizkih tlakih).
dejavnost a jaz(brezdimenzijska količina) predstavlja popravljeni molski delež x jaz, ki označuje odstopanje kondenziranega sistema od idealnega stanja. Ko se prava rešitev približuje idealnemu stanju, aktivnost a jaz teži k molskemu deležu x jaz. Za šibke rešitve a jaz =x jaz . Tako za prave rešitve
Opisano metodo za izračun Gibbsove proste energije je predlagal ameriški fizikalni kemik Lewis G.N. (1875-1946).
Termodinamika uporablja tudi koncepte koeficientov fugitivnosti 
in dejavnost 
. Za idealne pline in raztopine 
.
9.6. Tretji zakon termodinamike, in z izotermno ekspanzijo delovne tekočine, saj delovna tekočina preneha oddajati toploto okolju, ker navaja Izračun padca tlaka v sistem ladijski plinski izpust, če uporabljate plinski izpust z obale Za ...
Termodinamika realnih procesov
Dokument... sistem imenovano brezplačno entalpija. Ta funkcija je podrobneje obravnavana v nadaljevanju odsek ... država zaščito v zvezi s tem snov tok. Formule(222) in (223) veljata Zasistemi...specifično termodinamičnilastnosti ...
Glavne termodinamične funkcije, ki se uporabljajo v metalurških izračunih, so notranja energija U, entalpija n, entropija S, pa tudi njihove najpomembnejše kombinacije: izobarično-izotermično G = H - TS in izohorično-izotermično F = U - TS potenciali, zmanjšan potencial Ф = -G/T.
Po Nernstovem izreku za entropija Naravna referenčna točka je nič stopinj po Kelvinovi lestvici, pri kateri je entropija kristalnih snovi enaka nič. Zato je s formalnega vidika načeloma vedno mogoče izmeriti ali izračunati absolutno vrednost entropije in jo uporabiti za kvantitativne termodinamične ocene. To pomeni, da entropija ne povzroča nobenih težav v praksi izvajanja numeričnih termodinamičnih izračunov.
In tukaj notranja energija nima naravnega izvora in njegova absolutna vrednost preprosto ne obstaja. Enako velja za vse druge termodinamične funkcije ali potenciale, saj so linearno povezane z notranjo energijo:
H = U + PV;
F = U - TS;
G = H - TS = U - TS + PV;
F= -G/T = S - H/T = S -(U+PV)/T.
Zato vrednote U, H, F, G in F termodinamičnega sistema je zaradi negotovosti referenčne točke mogoče določiti le do konstant. To dejstvo ne vodi do temeljnih zapletov, ker za reševanje vseh aplikacijskih težav dovolj vedetisprememba količine termodinamične funkcije pri spreminjanju temperature, tlaka, volumna, med faznimi in kemijskimi transformacijami.
Da pa bi lahko izvajali prave izračune, je bilo treba sprejeti določene dogovore (standarde) o nedvoumni izbiri določenih konstant in vzpostaviti enotna pravila za izračun začetnih vrednosti termodinamičnih funkcij za vse snovi, ki jih najdemo v naravi. Zaradi linearne odvisnosti termodinamičnih funkcij H, F, G, F iz notranje energije U to dovolj samo za eno od teh funkcij. Res se je zgodilo izhodišče za vrednote je poenotenoentalpija . Naredil sem s pripisovanjem ničelne vrednosti entalpijam določenih snovi v določenih stanjih pod točno določenimi fizikalnimi pogoji, ki se imenujejo standardne snovi, standardni pogoji in standardna stanja.
Sledi najpogostejši nabor obravnavanih dogovorov, kot jih priporoča Mednarodna komisija za termodinamiko Mednarodne zveze za čisto in uporabno kemijo (IUPAC). Ta sklop lahko imenujemo termodinamični standardi, kot je praktično uveljavljeno v sodobni literaturi o kemijski termodinamiki.
Standardni pogoji
Po Nernstovem izreku je naravna referenčna točka za entropijo ali naravna standardna temperatura nič stopinj na Kelvinovi lestvici, pri kateri so entropije snovi enake nič. Nekatere referenčne knjige, objavljene predvsem v ZSSR, uporabljajo 0 K kot standardno temperaturo Kljub veliki logiki s fizičnega in matematičnega vidika se ta temperatura ne uporablja široko kot standardna temperatura. To je posledica dejstva, da je pri nizkih temperaturah odvisnost toplotne kapacitete od temperature zelo kompleksna in zanjo ni mogoče uporabiti dovolj preprostih polinomskih približkov.
Standardni fizični pogoji ustrezajo tlaku 1 atm(1 fizična atmosfera = 1,01325 bar)in temperatura 298,15 K(25° Z). Menijo, da takšni pogoji najbolj ustrezajo resničnim fizične razmere v kemijskih laboratorijih, kjer se izvajajo termokemijske meritve.
Standardne snovi
V naravi so vse izolirane, neodvisne snovi, v termodinamiki imenovane posamezne , so sestavljeni iz čistih elementov iz tabele D.I. Mendelejeva ali pa so pridobljeni iz kemičnih reakcij med njimi. Zato zadosten pogoj za vzpostavitev referenčnega okvira za termodinamične količine je izbira entalpij samo za kemične elemente kot preproste snovi. Sprejeto je, da entalpije vseh elementov v njihovih standardnih stanjih so v standardnih pogojih nič – temperatura in tlak. Zato se kemični elementi v termodinamiki tudi imenujejo standardne snovi.
Vse druge snovi se obravnavajo kot spojine, ki nastanejo s kemičnimi reakcijami med standardnimi snovmi (kemični elementi v standardnem stanju. Imenujejo se “). posamezne snovi " Izhodišče za entalpije za kemične spojine (kot tudi za elemente v nestandardnih stanjih) je entalpija reakcije njihovega nastajanja iz standardnih snovi, kot če bi potekala pod standardnimi pogoji. toplotni učinek (entalpija) reakcije se določi eksperimentalno v realnih pogojih in nato preračuna na standardne pogoje. Ta vrednost se vzame kot standardna tvorbena entalpija kemična spojina kot samostojna snov.
Pri praktičnih izračunih je treba upoštevati, da je v termokemiji kot standard sprejeto naslednje pravilo znakov za karakterizacijo entalpije. Če med nastajanjem kemične spojine toploto izstopa, je izbran znak " minus” – izguba toplote za sistem med izotermnim procesom. Če je za tvorbo kemične spojine potrebna toplota absorbira, je izbran znak " plus” – toplota se v sistem dovaja iz okolja, da se ohrani izotermnost.
Standardna stanja
Za takšno stanje je izbrano ravnotežno, tj. najbolj stabilen oblika obstoja (agregatno stanje, molekularna oblika) kemični element pri standardnih pogojih, to so na primer elementi v trdnem stanju - svinec, ogljik v obliki grafita, v tekoči obliki - živo srebro in brom, dvoatomne molekule plinastega dušika ali klora, enoatomni žlahtni plini itd.
Standardne oznake
Za označevanje katere koli termodinamične lastnosti, izračunane pri standardnem tlaku iz standardne vrednosti in zato imenovane standardna lastnina, se uporabi desni zgornji indeks 0 (nič) simbola. Da se premoženje šteje iz izbranega standarda, je označen s simbolom “” pred algebraičnim simbolom termodinamične funkcije. Temperatura, ki ji ustreza vrednost funkcije, je pogosto podana kot desni indeks. na primer standardna entalpija snovi pri 298,15 K je označena kot
Standardne entalpije posameznih snovi so toplote njihovega nastanka s kemijskimi reakcijami iz standardnih snovi v standardnem stanju. Zato so termodinamične funkcije včasih označene z indeksom f(iz angleščine nastanek- izobraževanje): 
Za razliko od entalpije se entropija izračuna z njeno absolutno vrednostjo pri kateri koli temperaturi. Zato pri označevanju entropije ni znaka "": 
standardna entropija snovi pri 298,15 K, 
standardna entropija pri temperaturi T.
Standardne lastnosti snovi pri standardnih pogojih, tj. standardne termodinamične funkcije zbrali v tabele termokemičnih količin in objavili kot referenčne knjige termokemijskih količin posameznih snovi.
Izobarične procese najpogosteje srečamo v resnici, saj se tehnološki procesi izvajajo v napravah, ki komunicirajo z atmosfero. Zato referenčne knjige termokemijskih podatkov večinoma vsebujejo kako potrebno in zadostno informacije za izračun katere koli termodinamične funkcije, količine 
Če so znane vrednosti standardne absolutne entropije in entalpije nastajanja, pa tudi odvisnost toplotne kapacitete od temperature, potem je mogoče izračunati vrednosti ali spremembe vrednosti vseh drugih termodinamičnih funkcij.
Biomedicinski pomen teme
Termodinamika je veja fizikalne kemije, ki proučuje vse makroskopske sisteme, katerih spremembe stanja so povezane s prenosom energije v obliki toplote in dela.
Kemijska termodinamika je teoretična osnova bioenergije - vede o pretvorbah energije v živih organizmih in posebnostih pretvorbe ene vrste energije v drugo v procesu življenja. V živem organizmu obstaja tesna povezava med procesi metabolizma in energije. Presnova je vir energije za vse življenjske procese. Izvajanje kakršnih koli fizioloških funkcij (gibanje, vzdrževanje stalne telesne temperature, izločanje prebavnih sokov, sinteza v telesu različnih kompleksnih snovi iz enostavnejših itd.) Zahteva porabo energije. Vir vseh vrst energije v telesu so hranila (beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati), katerih potencialna kemična energija se med presnovnim procesom pretvori v druge vrste energije. Glavni način sproščanja kemične energije, potrebne za vzdrževanje vitalne aktivnosti telesa in izvajanje fizioloških funkcij, so oksidativni procesi.
Kemijska termodinamika omogoča vzpostavitev povezave med stroški energije, ko oseba opravlja določeno delo, in vsebnostjo kalorij. hranila, omogoča razumevanje energijskega bistva biosintetskih procesov, ki nastanejo zaradi energije, ki se sprošča med oksidacijo hranil.
Poznavanje standardnih termodinamičnih količin za relativno majhno število spojin omogoča termokemične izračune za energijske lastnosti različne biokemične procese.
Uporaba termodinamičnih metod omogoča kvantificiranje energije strukturnih transformacij proteinov, nukleinskih kislin, lipidov in bioloških membran.
V praktičnem delu zdravnika se termodinamične metode najpogosteje uporabljajo za določanje intenzivnosti bazalnega metabolizma v različnih fizioloških in patoloških stanjih telesa, pa tudi za določanje vsebnosti kalorij v živilih.
Problemi kemijske termodinamike
1. Ugotavljanje energijskih učinkov kemijskih in fizikalno-kemijskih procesov.
2. Vzpostavitev kriterijev za spontani potek kemičnih in fizikalno-kemijskih procesov.
3. Vzpostavitev meril za ravnotežno stanje termodinamičnih sistemov.
Osnovni pojmi in definicije
Termodinamični sistem
Telo ali skupina teles, ločena od okolja z realnim ali namišljenim vmesnikom, se imenuje termodinamični sistem.
Glede na sposobnost sistema za izmenjavo energije in snovi z okoljem ločimo izolirane, zaprte in odprte sisteme.
Izolirano Sistem je sistem, ki z okoljem ne izmenjuje ne snovi ne energije.
Sistem, ki izmenjuje energijo z okoljem in ne izmenjuje snovi, imenujemo zaprto.
Odprt sistem imenujemo sistem, ki izmenjuje snov in energijo z okoljem.
Stanje sistema, standardno stanje
Stanje sistema je določeno s celoto njegovih fizikalnih in kemijskih lastnosti. Za vsako stanje sistema so značilne določene vrednosti teh lastnosti. Če se te lastnosti spremenijo, se spremeni tudi stanje sistema, če pa se lastnosti sistema s časom ne spremenijo, potem je sistem v stanju ravnovesja.
Za primerjavo lastnosti termodinamičnih sistemov je treba natančno navesti njihovo stanje. V ta namen je bil uveden pojem - standardno stanje, za katerega je posamezna tekočina ali trdna snov vzeta kot agregatno stanje, v katerem obstaja pri tlaku 1 atm (101315 Pa) in dani temperaturi.
Za pline in pare standardno stanje ustreza hipotetičnemu stanju, v katerem plin pri tlaku 1 atm upošteva zakone idealnih plinov pri določeni temperaturi.
Vrednosti, ki se nanašajo na standardno stanje, so zapisane z indeksom "o", temperatura pa je navedena kot indeks, najpogosteje je 298K.
Enačba stanja
Enačba, ki vzpostavlja funkcionalno razmerje med vrednostmi lastnosti, ki določajo stanje sistema, se imenuje enačba stanja.
Če je znana enačba stanja sistema, potem za opis njegovega stanja ni potrebno poznati številčnih vrednosti vseh lastnosti sistema. Na primer, enačba Clapeyron-Mendeleev je enačba stanja idealnega plina:
kjer je P tlak, V prostornina, n število molov idealnega plina, T njegova absolutna temperatura in R univerzalna plinska konstanta.
Iz enačbe izhaja, da je za določitev stanja idealnega plina dovolj poznati numerične vrednosti poljubnih treh od štirih količin P, V, n, T.
Statusne funkcije
Lastnosti, katerih vrednosti med prehodom sistema iz enega stanja v drugo so odvisne samo od začetnega in končnega stanja sistema in niso odvisne od poti prehoda, se imenujejo funkcije stanja. Ti vključujejo na primer tlak, prostornino, temperaturo sistema.
Procesi
Prehod sistema iz enega stanja v drugo imenujemo proces. Glede na pogoje pojavljanja ločimo naslednje vrste procesov.
Krožno ali ciklično– proces, zaradi katerega se sistem vrne v prvotno stanje. Po zaključku krožnega procesa so spremembe katere koli funkcije stanja sistema enake nič.
Izotermično– proces, ki poteka pri stalni temperaturi.
Izobarično– proces, ki poteka pri stalnem tlaku.
Izohorično– proces, pri katerem prostornina sistema ostane konstantna.
Adiabatsko– proces, ki poteka brez izmenjave toplote z okoljem.
Ravnotežje– proces, obravnavan kot neprekinjen niz ravnotežnih stanj sistema.
Neravnovesje– proces, v katerem sistem prehaja skozi neravnovesna stanja.
Reverzibilni termodinamični proces– proces, po katerem sistem in sistemi, ki sodelujejo z njim ( okolju) se lahko vrne v začetno stanje.
Ireverzibilni termodinamični proces– proces, po katerem se sistem in sistemi v interakciji z njim (okolje) ne morejo vrniti v začetno stanje.
Slednji koncepti so podrobneje obravnavani v razdelku "Termodinamika kemijskega ravnovesja".
Standardno agregatno stanje je agregatno stanje, ki je pogojno izbrano kot standard za primerjavo. Standardno stanje čiste tekoče ali trdne (kristalne) snovi se šteje za njeno najbolj stabilno agregatno stanje pri določeni temperaturi in normalnem atmosferskem tlaku. Za standardno stanje za pline je sprejeto hipotetično stanje, v katerem plin pri tlaku 1,013·10 5 Pa upošteva zakone idealnih plinov in je njegova entalpija enaka entalpiji realnega plina.
Za določitev standardne entalpije reakcije se uporabljajo posledice Hessovega zakona:
1. posledica: Standardna entalpija kemijske reakcije je enaka razliki med standardnima entalpijama tvorbe reakcijskih produktov in reagentov (ob upoštevanju stehiometričnih koeficientov):
Standardna entalpija (toplota) tvorbe snovi pri dani temperaturi je entalpija reakcije tvorbe enega mola te snovi iz elementov v najbolj stabilnem standardnem stanju. Po tej definiciji je entalpija tvorbe najbolj stabilnih enostavnih snovi v standardnem stanju 0 pri kateri koli temperaturi. Standardne entalpije tvorbe snovi pri temperaturi 298 K so navedene v referenčnih knjigah.
2 posledica. Standardna entalpija kemijske reakcije je enaka razliki v entalpijah zgorevanja reaktantov in reakcijskih produktov (ob upoštevanju stehiometričnih koeficientov):
Standardna entalpija (toplota) zgorevanja snovi je entalpija reakcije popolne oksidacije enega mola snovi.
Posledica 3: Entalpija kemijske reakcije je enaka razliki v energijah pretrganja in tvorjenja kemijskih vezi.
79. Odvisnost celotnega parnega tlaka od sestave tekočine in pare. 1 Konovalov zakon. Destilacija.
Predstavljajmo si, da je neka snov B vnesena v ravnotežni sistem tekočina A - para. Ko nastane raztopina, postane molski delež topila X A manjši od enote; ravnotežje se v skladu z Le Chatelier-Brownovim principom premakne proti kondenzaciji snovi A, tj. v smeri zmanjševanja tlaka nasičene pare R A. Očitno je, da nižji kot je molski delež komponente A v raztopini, nižji je parcialni tlak njene nasičene pare nad raztopino. Za nekatere rešitve velja naslednji vzorec, imenovan Raoultov prvi zakon:
Parcialni tlak nasičene pare komponente raztopine je neposredno sorazmeren z njenim molskim deležem v raztopini, pri čemer je sorazmernostni koeficient enak tlaku nasičene pare nad čisto komponento.
Ker je vsota molskih deležev vseh komponent raztopine enaka enoti, je za binarno raztopino, sestavljeno iz komponent A in B, enostavno dobiti naslednjo razmerje, ki je tudi formulacija prvega Raoultovega zakona:
(2)
Relativno zmanjšanje parnega tlaka topila nad raztopino je enako molskemu deležu topljenca in ni odvisno od narave topljenca.
Rešitve, za katere velja Raoultov zakon, imenujemo idealne rešitve. Idealne raztopine pri kateri koli koncentraciji so tiste, katerih komponente so fizikalno podobne in kemijske lastnosti(optični izomeri, homologi itd.) in katerih tvorbe ne spremljajo volumetrični in toplotni učinki. V tem primeru so sile medmolekularne interakcije med homogenimi in različnimi delci približno enake, nastanek raztopine pa je posledica le entropijskega faktorja. Raztopine, katerih komponente se bistveno razlikujejo po fizikalnih in kemijskih lastnostih, spoštujejo Raoultov zakon le v območju infinitezimalnih koncentracij.
Parni tlak idealnih in realnih raztopin
Če so komponente binarne (sestavljene iz dveh komponent) raztopine hlapne, potem bo para nad raztopino vsebovala obe komponenti (relativna vsebnost komponent v pari se bo praviloma razlikovala od njihove vsebnosti v raztopini - para je relativno bogatejša s komponento, katere vrelišče je nižje). Oglejmo si binarno rešitev, sestavljeno iz komponent A in B, ki sta neomejeno topni druga v drugi. Skupni parni tlak je po prvem Raoultovem zakonu enak
Tako je za idealne binarne raztopine odvisnost celotnega in parcialnega tlaka nasičenih hlapov od sestave raztopine, izražena v molskih deležih komponente B, linearna pri kateri koli koncentraciji (slika 3.3). Takšni sistemi vključujejo na primer sisteme benzen – toluen, heksan – heptan, mešanice izomernih ogljikovodikov itd.
riž. 1 Odvisnost parcialnih in skupnih tlakov pare
idealna rešitev glede na koncentracijo
Za realne rešitve so te odvisnosti krivulje. Če molekule dane komponente medsebojno delujejo močneje kot z molekulami druge komponente, potem bodo dejanski parcialni parni tlaki nad mešanico večji od tistih, izračunanih po prvem Raoultovem zakonu (pozitivna odstopanja). Če homogeni delci medsebojno delujejo manj kot različni, bodo parcialni parni tlaki komponent manjši od izračunanih (negativna odstopanja). Realne raztopine s pozitivnimi odstopanji parnega tlaka nastanejo iz čistih komponent z absorpcijo toplote (ΔН sol > 0), raztopine z negativnimi odstopanji nastanejo s sproščanjem toplote (ΔН sol< 0).
riž. Slika 2. Odvisnost parcialnih in skupnih parnih tlakov idealnih (črtkana črta) in realnih (polna črta) binarnih raztopin od sestave s pozitivnim (levo) in negativnim (desno) odstopanjem od Raoultovega zakona.
Konovalov prvi zakon
Konovalov prvi zakon (1881) opisuje postopek frakcijske destilacije:
· nasičena para je v primerjavi z ravnotežno raztopino obogatena s komponento, katere dodatek v sistem poveča skupni tlak pare
Destilacija je izhlapevanje tekočine, ki mu sledi ohlajanje in kondenzacija hlapov. Enostavna destilacija je delno izhlapevanje vrele tekoče mešanice z neprekinjenim odstranjevanjem in kondenzacijo nastalih hlapov v hladilniku. Nastali kondenzat se imenuje destilat, neuparjena tekočina pa dno. Frakcijska destilacija (ali frakcijska destilacija) je ločevanje večkomponentnih tekočih mešanic na dele, ki se razlikujejo po sestavi - frakcije. Temelji na razliki v sestavi večkomponentne tekočine in iz nje nastale pare. Izvaja se z delnim izparevanjem zelo hlapnih komponent začetne mešanice in njihovo kasnejšo kondenzacijo. Prve (nizkotemperaturne) frakcije nastalega kondenzata so obogatene s komponentami z nizkim vreliščem, preostanek tekoče mešanice je obogaten s komponentami z visokim vreliščem. Za izboljšanje ločevanja frakcij se uporablja povratni kondenzator
STANDARDNO STANJE v termokemiji je stanje snovi, v katerem se nahaja pri temperaturi 298,15 K in tlaku 101,325 kPa (760 mm Hg).
- - Biometrični indikator, ki odraža mero variabilnosti kvantitativne lastnosti v skupini posameznikov: kjer je: M 0 aritmetična sredina vzorca; M i je vrednost lastnosti vsakega posameznika; n je število posameznikov v vzorcu...
Izrazi in definicije, ki se uporabljajo v reji, genetiki in reprodukciji domačih živali
- - pogojno razporejeno prebivalstvo, s pomočjo katerega se izvaja standardizacija demografskih koeficientov ...
Demografski enciklopedični slovar
- - enako kot kvadratno odstopanje ...
Fizična enciklopedija
- - kazalec stopnje razpršenosti posameznih individualnih opazovanj glede na to povprečje, to je merilo znotrajskupinske variabilnosti dane lastnosti ...
Fizična antropologija. Ilustrirano Slovar
- - v STATISTIKI stopnja odstopanja opazovanih podatkov ali nizov od POVPREČNE vrednosti...
Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar
- - Angleščina odstopanje, standard; nemški Standardabweichung. V statistiki je najbolj razširjeno merilo variance v ocenah...
Enciklopedija sociologije
- - vzdrževanje, ki se izvaja na strogo predpisan način po standardnih urnikih in načrtih...
Veliki računovodski slovar
- - to je kvadratno odstopanje ...
Naravoslovje. enciklopedični slovar
- - O.S., pri katerem so elektrode nameščene na rokah...
Velik medicinski slovar
- - O. s., pri katerem so elektrode nameščene na desni in levi...
Velik medicinski slovar
- - O. s., pri katerem so elektrode nameščene na levi roki in levo...
Velik medicinski slovar
- - porodniški čas - to je zdaj naš časovni račun, ustanovljen z odlokom 16. junija 1930, eno uro pred standardnim časom za celotno ozemlje ZSSR. V drugih državah, v...
Morski slovar
- - stvar, izdelek, ki po svojih značilnostih, lastnostih, lastnostih, videzu ustreza standardnemu vzorcu ...
Veliki ekonomski slovar
- - se oblikuje v Rusiji iz petih razrednih skupin med mestnim prebivalstvom: 1) častni državljani; 2) cehovski trgovci, domači in nerezidenti; 3) meščani ali meščani; 4) obrtniki ali cehovski delavci in 5) delavci ...
Enciklopedični slovar Brockhausa in Euphrona
- - enako kot kvadratno odstopanje ...
Velika sovjetska enciklopedija
- - v termokemiji - stanje snovi, v katerem se nahaja pri temperaturi 298,15 K in tlaku 101,325 kPa...
Veliki enciklopedični slovar
"STANDARDNO STANJE" v knjigah
Oilo standard
Iz knjige Zgodovinske povesti avtor Nalbandjan Karen EduardovičOljni standard 1860. Proizvodnja nafte v Pensilvaniji. Človeštvo še vedno ne ve, zakaj je to olje potrebno, zato je proizvodnja precej obrtna. Izdelke ustekleničimo v vse posode, ki so pri roki: pivski sodi, ribji sodi, terpentin itd., sodi
Standardni odklon
Iz knjige Smart Asset Allocation. Kako zgraditi portfelj z največjo donosnostjo in minimalnim tveganjem avtor Bernstein WilliamStandardni odklon Zdaj smo pripravljeni za izračun tveganja sredstva A. Da bi to naredili, se izračuna standardni odklon, ki služi kot merilo širjenja niza števil. Izračune je mogoče narediti ročno, vendar je to preveč dolgočasno. Običajno se proizvajajo z uporabo
Standardni odklon
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (ST) avtorja TSBPrimer: Kopiranje več datotek v standardni izhod
Iz knjige Sistemsko programiranje v okolju Windows avtor Hart Johnson MPrimer: kopiranje več datotek v standardni izhod Program 2.3 ponazarja uporabo standardnih vhodno/izhodnih naprav in prikazuje, kako izboljšati nadzor napak in izboljšati uporabniško izkušnjo. to
5.26. Varianca in standardni odklon
Iz knjige Programiranje v Rubyju [Ideologija jezika, teorija in praksa uporabe] avtorja Fulton Hal5.26. Varianca in standardna deviacija Varianca je merilo "širjenja" vrednosti iz niza. (Tukaj ne razlikujemo med pristranskimi in nepristranskimi ocenami.) Standardni odklon, običajno označen z ?, je enak kvadratni koren od variance.Podatki = )