17: ترمودینامیک
- Page ID
- 216115
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)در میان بسیاری از قابلیت های شیمی، توانایی آن برای پیش بینی اینکه آیا یک فرآیند تحت شرایط مشخص رخ می دهد یا خیر، است. ترمودینامیک، مطالعه روابط بین انرژی و کار مرتبط با فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی، این توانایی پیش بینی را فراهم می کند. فصل های قبلی در این متن کاربردهای مختلف ترموشیمی را شرح داده اند، یکی از جنبه های مهم ترمودینامیک مربوط به جریان گرما همراه با واکنش های شیمیایی و انتقال فاز. این فصل مفاهیم ترمودینامیکی اضافی را معرفی می کند، از جمله مواردی که امکان پیش بینی هرگونه تغییر شیمیایی یا فیزیکی را تحت مجموعه ای از شرایط خاص فراهم می کند.
- 17.1: مقدمه
- فصل های قبلی در این متن کاربردهای مختلف ترموشیمی را شرح داده اند، یکی از جنبه های مهم ترمودینامیک مربوط به جریان گرما همراه با واکنش های شیمیایی و انتقال فاز. این فصل مفاهیم ترمودینامیکی اضافی را معرفی می کند، از جمله مواردی که امکان پیش بینی هرگونه تغییر شیمیایی یا فیزیکی را تحت مجموعه ای از شرایط خاص فراهم می کند.
- 17.2: خودانگیختگی
- فرایندهای شیمیایی و فیزیکی تمایل طبیعی دارند که در یک جهت تحت شرایط خاص رخ دهند. یک فرآیند خود به خودی بدون نیاز به ورودی مداوم انرژی از یک منبع خارجی رخ می دهد، در حالی که یک فرآیند غیر خود به خودی به چنین مواردی نیاز دارد. سیستمهایی که تحت یک فرآیند خود به خودی قرار میگیرند ممکن است افزایش یا از دست دادن انرژی را تجربه کنند یا نداشته باشند، اما تغییری را در نحوه توزیع ماده و/یا انرژی در سیستم تجربه خواهند کرد.
- ۴-۱۷: قانون دوم و سوم ترمودینامیک
- قانون دوم ترمودینامیک بیان میکند که فرایندهای خود به خودی باعث افزایش آنتروپی جهان میشود. اگر یک فرآیند آنتروپی جهان را کاهش دهد، این فرآیند غیرخودانگیخته است و اگر تغییری رخ ندهد، سیستم در تعادل است. قانون سوم ترمودینامیک صفر را برای آنتروپی در 0 J/Kelvin برای یک جامد کریستالی خالص و کامل در 0 K با تنها یک میکرو حالت ممکن برقرار می کند.
- 17.5: انرژی آزاد
- انرژی آزاد گیبس (G) یک تابع حالت است که تنها با توجه به کمیتهای سیستم تعریف میشود و ممکن است برای پیشبینی خودانگیختگی یک فرایند استفاده شود. یک مقدار منفی برای ΔG نشان می دهد که واکنش در جهت رو به جلو پیش خواهد رفت تا به تعادل برسد؛ یک ΔG مثبت نشان می دهد که واکنش در جهت معکوس ادامه خواهد یافت تا به تعادل برسد؛ و ΔG صفر نشان می دهد که سیستم در تعادل است. تعدادی از رویکردهای محاسبه تغییرات انرژی آزاد امکان پذیر است.
- 17.9: تمرینات
- اینها تمرینات مشق شب برای همراهی با TEXTMAP است که برای «شیمی» توسط OpenStax ایجاد شده است.