Gibbs
A diákok, egyetemi hallgatók, fiatal kutatók, a tudásbázis a tanulásban és a munka nagyon hálás lesz.
Előadásában azt fogja megvitatni a Gibbs energia.
Gibbs Josiah Willard (1839-1903), amerikai fizikus, az egyik alapító statisztikus mechanika és a termodinamika. Kidolgozott elmélet termodinamikai potenciálok, kinyitotta az általános állapota az egyensúly a heterogén rendszerek - fázis szabályként hozta Gibbs egyenlet - Helmholtz, Gibbs - Duhem Gibbs adszorpciós egyenlet. Alaptörvényei a statisztikus fizika - Gibbs eloszlás. Javasolt grafikus ábrázolása a háromkomponensű rendszer (Gibbs háromszög). Ő alapozta meg a termodinamika felszíni jelenségek és elektrokémiai folyamatok. Ő bevezette az adszorpció. Gibbs termodinamika fizikus
Elején a munkám, azt hiszem, be kell vezetni az alapvető fogalmak az elmélet Gibbs.
Gibbs fázis szabály termodinamika száma egyensúlyi együttélés bármely szakaszában rendszer nem lehet nagyobb, mint a komponensek száma alkotó ezen fázisok plusz általában BERENDEZÉSEK 2. W. J. Gibbs 1873-1876 ..
Gibbs (izobár izotermikusnak potenciál, szabad entalpia), az egyik a potenciálokat a termodinamikai rendszer. Jelölésű G, különbség határozza meg az entalpia a H, és a terméket az entrópia S termodinamikai hőmérséklet T:
Az izoterm egyensúlyi folyamat költségek nélkül a külső erők spontán módon csak abba az irányba, csökkentve a Gibbs energia, hogy elérje a minimális, ami megfelel a termodinamikai egyensúly a rendszer állapotát. Nevezték George. W. Gibbs.
Termodinamikai potenciálok, funkciók térfogatú, nyomás, hőmérséklet, entrópia, a több független részecskék és más makroszkopikus paraméterek helyzetét jellemző termodinamikai rendszer. Termodinamikai potenciálok belső energia, entalpia, izochor izotermikusnak potenciál (Helmholtz energia), az izobár izotermikusnak potenciál (Gibbs energia). Ismeretében minden termodinamikai potenciál függvényében a teljes készlet paramétereket, akkor számítani minden makroszkopikus rendszer jellemzőinek és kiszámítja a lezajló folyamatok is.
Kanonikus Gibbs eloszlás, a valószínűségi eloszlása a különböző állapotait makroszkopikus rendszer állandó térfogat és állandó számú részecskék egyensúlyban van a környezettel, előre meghatározott hőmérséklet; ha a rendszer képes kommunikálni a média részecskék, a Gibbs eloszlást nevezzük nagykanonikus. Egy izolált rendszert tart microcanonical Gibbs eloszlás, amely szerint valamennyi mikroállapot rendszer egy adott energia egyformán valószínű. Úgy nevezték a felfedezője, ezen értékesítési J. W. Gibbs.
Reakció telítetlen vegyületek gyökök összekötő szolgáló modern technológia polimerek előállítására, kopolimerek és oligomerek. Ezeket a reakciókat során a repedés a szénhidrogének, halogénezés olefinek, oxidációs telítetlen vegyületek. Ezek széles körben használják a különböző vegyületek előállításánál és gyógyszerek. Addíciós reakcióinak hidrogénatomok és hidroxilgyökök vegyületek telítetlen és aromás vegyületek kísérő fotolízissel és radiolízis szerves anyagok és a biológiai objektumok.
A reakcióban a radikális prisoedineniyatipa
X * + CH2 = CHY ® XCH2C * HY
szakadt kettős C = C kötés és a képződött C- X. Jellemzően képződik
s-kötés erősebb könnyezés p -C- C kötést, és így az addíciós reakció exoterm. Ez világosan látható, ha összehasonlítjuk a entalpia DH és szilárdságú kötést kialakítva D (Et-X).
Egy másik fontos tényező, amely befolyásolja a reakció entalpiája, az energia a stabilizációs a kapott radikális XCH2C * H2Y: minél magasabb az energia, annál nagyobb a hő a radikális X * csatlakozás az olefin. Energia stabilizáció jellemzi, például a szilárdsági különbség C- H kötések vegyületek PR- H és EtYHC- H. A következő jellemző adatokat hozzájárulását az energia stabilizációs CH3CH2C * H2Y keletkező gyök eredményeként túlmenően a metilcsoport a monomer CH2 = CHY, az entalpia ezt a reakciót.
Látható, hogy a magasabb az energia a radikális stabilizációs, a kevésbé reakció entalpia.
Minden addíciós reakciók fordulnak elő csökkenő entrópia, t. K. vegyület fordul elő egy két részecskék. Ennek értelmében kapcsolat a Gibbs energia a reakció, és kellő magas hőmérsékleten exoterm addíciós reakció reverzibilis, azaz. K.
Olyan eljárásban (reakció) két tényező:
Enatlpiyny (exo vagy endo) - D H;
Ha kombináljuk a két tényezőt, ezt kapjuk:
G = H - TS - Gibbs energiát.
A fizikai jelentése Gibbs energia:
Dgr ha W változások, azaz kisebb, mint nulla - amely spontán folyamat egy előre meghatározott irányba;
W, ha megváltozik DGR, azaz nagyobb, mint nulla - a fordított folyamat spontán, és közvetlen választ egyáltalán nem;
ha DGR változás, vagyis nulla - ez a legfontosabb termodinamikai egyensúly.
Következtetés: A termodinamikai egyensúlyban rendkívül stabil, mivel állandó P, T kilép a rendszer egyensúlyi állapotot nem lehetett kimenet a Gibbs energia növelésére.
Ahhoz, hogy a rendszer az egyensúly állapot szükséges megváltoztatni semmilyen külső tényező (P, T, koncentrációja, és így tovább).
Van egy olyan fogalom normatív állami Gibbs:
DGf0 298 [kJ / mol] - referenciaértéket.
Meg lehet kiszámítani a referenciaadat-változás a Gibbs energia bármely eljárás.
DG 298 = Unid DGf0 * 298 - * UnjD DGf0 298
legtöbb elvégzett folyamatok t nagyobb, mint a standard (298). Történő átalakítását az a Gibbs energia magasabb hőmérsékleteken szükséges referencia adatokat a hő kapacitások, az adatokat mutat a hőmérséklet függvényében.
A referenciák, ezeket az adatokat általában formájában mutatják be a hatványsor.
Cp0 = a + bT + CT2 + c't-2
ahol a, b, c, c „- minden anyagukat.
Ha kell számítani az eljárás
DCp0 DBT = igen + + + DcT2 Dc'T-2
Amennyiben igen, Db, DC, DC „-, hogy egy állami funkció, kiszámítani:
Termodinamikája fázisegyensúlyi. Fázisegyensúlyi heterogén rendszerekben. Gibbs fázis szabályt.
A fázisegyensúlyi járatok vannak, mint például:
W szilárd fázis egyensúlyban van a folyadék (olvadási - kristályosodás);
III A folyékony fázis egyensúlyban van a gőz (párolgás - kondenzáció);
W szilárd fázis egyensúlyi gőzzel (szublimáció - szublimációs).
Alapfogalmak a fázis szabály:
Fázis (F) - része a rendszer, amely egy interfészt annak más részei.
(A) komponens - kémiailag homogén eleme a rendszer, amely az összes tulajdonságait.
A fokok száma szabadság (C) - a független változók száma, amelyek tetszőlegesen módosítható megváltoztatása nélkül a fázisok száma a rendszerben.
(C, F, K) = R - F +2
Van Gibbs fázis szabályt.
Különbséget egykomponensű, kétkomponensű, háromkomponensű rendszer (K = 1, K = 2, k = 3).
Cmin = 1 - 3 + 2 = 0
Cmax = 1 - 1 + 2 = 2
A leírás, egykomponensű rendszerek általunk választott koordinátái:
P (telített gőz nyomása) T (hőmérséklet)
dP / dt = DHf.p. / (* Tf.p. Av)
Ez a függőség hatályban marad teljesen az összes fázis átmenetek.
Mindegyik vonal megfelel chart fázisváltozásának:
diagram mezők: szilárd fázisú, folyadékfázisú, gőz.
C = 2 (a Cmax mezők)
Pont - megfelel az egyensúlyi három szakaszból áll: TV. - F - Par.
C = 0 - ez azt jelenti, hogy nem tudja megváltoztatni sem a hőmérséklet vagy a nyomás.
Nézzük a kémiai potenciál - az értéke, amely meghatározza a termodinamikai tulajdonságai nem az egész rendszert, és egyetlen molekula ebben a rendszerben.
Ha hozzá egy molekuláról molekulára állandó nyomás alatt, majd hozzáadjuk az egyes új részecske kell fordítsuk pontosan ugyanazt a munkát, hogy a túl minden korábbi: a rendszer térfogata növekedni fog, és a sűrűsége a rendszer - és intenzitása a kölcsönhatások azt - nincs változás lesz. Ezért, a termodinamikai állapotát molekulák a rendszerben meghatározni, hogy melyik a nagysága a Gibbs-féle szabad energia G, osztva a molekulák száma N,
nevezett kémiai potenciál (valamint egy folyékony vagy szilárd fázis és az alacsony davleniyahF »G. Itt m» F / N). Ha n nem a molekulák száma, és a szokásos módon, a mólszáma molekulák, akkor m nem hivatkozik egyetlen molekulában, és egy mól molekulák.
A kémiai potenciálja - vagy ezzel egyenértékű, a szabadentalpia egy molekula - hasznos nekünk a második része a mai előadás, ahol fogunk összpontosítani eloszlása molekulák közötti szakaszokat. Az a tény, hogy a molekulák áramlását a szakaszban, ahol a kémiai potenciál a fenti, hogy amennyiben a kémiai potenciál alacsonyabb - ez csökkenti a teljes szabad energiyusistemy és hozza az egyensúly. Az egyensúlyi, a kémiai potenciálja a molekulák egy fázisban egyenlő a kémiai potenciálja azonos molekulák a másik fázisban.
Az elmúlt években a tanulmány kísérleti tények fedezték tulajdonságait lágyított rendszerek, ellentétben az általánosan elfogadott gondolatok, és néhány esetben nem kaptak megfelelő magyarázatot. Ez vonatkozik a termodinamika lágyított rendszerek határozzák meg az üvegesedési hőmérséklet (Tg) és értékelése tulajdonságait tartalmazó rendszerek viszonylag kis mennyiségű lágyító. Ezek a tények nagy jelentőséggel bír a gyakorlat és az elmélet, vannak társítva metastabil lágyított rendszerek és helytelen használata bizonyos módszerek tanulmányozása azok tulajdonságait.
Tudjuk, hogy minden rendszer osztva stabil vagy stabil, instabil és metastabil vagy labilis, hogy a leggyakoribb. Ezért a tanulmány a thermophysical tulajdonságait metastabil rendszerek nagy jelentősége van.
Metastabil rendszer stabil tekintetében minden rendszer, végtelenül különbözik attól, de van legalább egy rendszer, amelyek tekintetében ez instabil. Az állam a legalacsonyabb Gibbs energia valóban fenntartható, és az állami B egy magasabb energia Gibbs - metastabil állapotban van az az állam A. Azonban az átmenet a B állapotba az állam A legyőzéséhez szükséges a potenciális akadályt. Ha a perturbáció energia kisebb, mint a lehetséges akadályt, a rendszer marad állapotban B.
A az ilyen rendszerek stabilitásának arányától függ a relaxációs idő (p) és a tapasztalat idő (OP); aluli tapasztalat, ami nemcsak az idő laboratóriumi tapasztalat, hanem a tárolás és a termék használata. Ha p >> op, a rendszer lehet egy metastabil állapotban a végtelenségig, és ez nem más, mint egy valóban fenntartható rendszert. Ezért a „nem-egyensúlyi” nem kell alkalmazni azt. Éppen ellenkezőleg, most a „metastabil egyensúlyi” széles körben elterjedt. A rendszer egy egyensúlyi állapot az igazi, és a rendszer képes arra, hogy B - metastabil egyensúlyt.
A metastabil állapot jellemző polimer rendszerek miatt nagyon nagy makromolekulák és polimerek jelentős p. Az ilyen rendszerek, például úgy állíthatjuk elő, edzés, azaz gyors hűtés a polimer vagy polimer keverék hőmérséklete jóval a Tc. Ez nem változtatja meg a rendszer felépítése és a tárolt visznek fel, magas hőmérsékleten szerkezetét. Ez azt jelenti, hogy a rendszer „emlékszik” a múltban. Ezek a rendszerek a rendszerek, amelyek „memória”. A tanulmány a tulajdonságaik, a téma a sok munka, kifejlesztette a termodinamika ezeket a rendszereket. Ezek a tulajdonságok függnek az őstörténet rendszerek. Azoknál a rendszereknél, memória mind polimerek és polimer készítmények hőmérsékleten jóval a Tc. A relaxációs idő előforduló ezek a folyamatok igen nagy, ezért az üveges polimerek T <<Тс рассматривают как равновесные. К таким системам применимы законы классической термодинамики.
Nagy jelentősége van a termodinamikai affinitása a polimer a lágyító, amely úgy értékeljük ki, ugyanazokat a paramétereket, mint a polimer affinitással oldószerek: a nagyságát és előjelét a Gibbs energia (G) összekeverjük kölcsönhatási paraméterre Flory-Huggins (1), a második Virial együttható (A2). A G értéke lehet két módon határozhatjuk meg. Az első módszer abban áll, közvetlen meghatározását G alapján kísérleti adatok a gőznyomása a lágyító a lágyított nyomású rendszer, vagy duzzanat. Lágyítók akkor nem illó folyadékok, így mérjük az alacsony nyomás igényel speciális technikákat. folyadékgyülem módszer, amely erre a célra, számos hátránya van. Egy pontosabb módszer a meghatározása a duzzadási nyomás, régóta használják tanulmányozása tulajdonságainak lágyított cellulóz-éterek. Ő sikeresen alkalmazták a tanulmány az affinitása vulkanizáljuk gumi különböző oldószerekben.
Meghatározása G lágyított polimert lehet módszerrel javasolt a polimer keverékek. Erre az intézkedésre a G keverési polimert, lágyítószert, és ezek keverékei egy kis molekulatömegű folyékony korlátlanul elegyedik velük. Gibbs energiája keveredés alapján határozható meg fényszórási ezek a megoldások. Ez a módszer bemutatott Vuks folyadék-folyadék rendszert először használt polimer-oldószer rendszerek.
A második módszer értékének meghatározása G számított ez a paraméter alapján a kísérletileg mért entalpiája és az entrópia keverési összetevője a polimer a lágyító. Kiszámítása a következő egyenlet szerint: G = H - TS. A entalpiája keverést számítják Hess törvény, a fent leírtak szerint, a keverési entrópia alapján kerül meghatározásra a hőmérsékletfüggését fajhő lágyított rendszerek, mérve pásztázókaloriméterrel. Ez a módszer figyelemre méltó. Azonban keretében a klasszikus termodinamika, az entrópia az abszolút értékek csak nyert extrapolálásával kísérleti hőmérsékletfüggése hőt az abszolút nulla. A munkát végezték, és a közelítő kiszámításához használt módszer az értékeket S0, amikor minden érték nélkül született nulla entrópia szempontjából. Ez ahhoz vezethet, hogy a hibákat. Ebből következik a fentiekből, hogy szükség van olyan különböző módszereket, meg kell adni ugyanazt az eredményt. Ehhez a kapott eredmények különböző módszerekkel, hasonlítson és rendszeresen megvitatják.
Munkám tartják a Gibbs energia és a kapcsolódó ezt az elméletet fogalmak. Beszéltem a termodinamikai potenciálok, fázis szabály, Gibbs eloszlás, entalpia, entrópia, és Gibbs energia természetesen maga.
J. Willard Gibbs hozzájárulása a tudomány fontos. Írásai és kutatás adta az alapot a tudományos fejlődés hívei, valamint a gyakorlati jelentősége.
IRODALOM
1. Thermal fizika metastabil folyadékot. Sverdlovsk, Szovjetunió Tudományos Akadémia, Ufa 1987.
2. Prigozhin Defey R. Kémiai termodinamika. Trans. az angol. Ed. VA Mihajlov. Novoszibirszk, Nauka 1966.
3. R. Kubo termodinamika. Trans. az angol. Ed. DM Zubarev, NM Placidus. Mir, 1970.
4. AA Tager A magas. Conn. 1988 m. A30, № 7, p. 1347.
5. AA Tager Fizikai kémiája polimerek. M. Chemistry 1978.
6. Novikova LV et al. Plast. tömeg 1983 № 8, p. 60.Termodinamimcheskie potentsiamly
Helyezni Allbest.ru