Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Таранина И.В. "Гражданский процесс в схемах " (Юриспруденция)

Смоленский М.Б. "Адвокатская деятельность и адвокатура российской федерации" (Юриспруденция)
Реклама

Термодинамика - Ферми Э.

Ферми Э. Термодинамика — Харьков, 1969. — 162 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamika1969.djvu
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 49 >> Следующая


Когда в химической реакции достигается равновесие, то выражение

[Ai]"1 [A2]"2... [Аг]"г =

[Bi]mi[B2]m2 ...[Bs]m» у ' у '

является функцией только температуры.

Величина K(T) различна для различных химических реакций. В некоторых случаях она очень мала, и равновесие сместится вправо, т. е. равновесие достигается при концентрациях молекул, стоящих в правой стороне реакции, значительно превышающих концентрацию молекул, стоящих в левой стороне реакции. Если K(T) велико, то наблюдается обратное положение.

Целесообразно привести очень простое кинетическое доказательство закона действующих масс. Химическое равновесие в реакции (135) правильно называть «кинетическим равновесием», так как даже после установления равновесия реакция между молекулами продолжается. Однако при равновесии число реакций, которые происходят за единицу времени слева направо [см. (135)], равно числу реакций, протекающих справа налево, так что два противоположных эффекта взаимно компенсируются. Подсчитаем число реакций, которые происходят за единицу времени слева направо, и положим его равным числу обратных реакций.

Реакция слева направо может произойти в результате многократных столкновений пі молекул Ai, п2 молекул A2,... ,пг молекул Ar. Частота таких столкновений нескольких частиц, очевидно, пропорциональна Пі-Й степени [Al], Tl2-й степени [A2], ... , пг-й степени [Аг], т. е. произведению

[Ai]"1 [A2]"2 ... [Аг]"г.

Таким образом, частота реакций слева направо должна быть пропорциональной этому выражению. Так как температура определяет Реакции в газовой фазе

105

скорости молекул, то множитель пропорциональности К'(T) должен быть функцией температуры. Поэтому для частоты реакций слева направо получим выражение

K1(T)IA1]П1 [А2]П2 ...[Аг]п".

Подобно этому для частоты обратных реакций (справа налево) находим

К" (T)IB1]"11 [B2]"12 ...[Bs]m\ При равновесии эти частоты должны быть равны

К'(T)IA1]"1 [A2]"2 ...[Ar]"" = К"(T)IB1]"11 [B2]"12 ...[Bs]m%

или

[A1]711 [A2]"2... [Аг]Пг _ К"(T) [?i]mi[?2]™2 .-.[BsY1' ~ К'(T) ' Это совпадает с законом действующих масс (136), если положить

К" (T)

K1(T)

= K(T).

Такой простой кинетический вывод не дает нам сведений о функции K(T). Теперь покажем, что, применяя термодинамику к реакциям в газовой фазе, можно не только доказать закон действующих масс независимо от кинетических соображений, но и определить зависимость функции K(T) от температуры.

22. Ящик Вант-Гоффа

Равновесие химических реакций в газах можно описать термодинамически, предполагая, что существует идеальная полупроницаемая перегородка, наделенная следующими двумя свойствами:

1) перегородка, полупроницаемая для газа А, полностью непроницаема для других газов;

2) когда перегородка, полупроницаемая для газа А, разделяет два объема, каждый из которых содержит смесь газа А с каким-либо другим газом, то газ А проходит через перегородку из той смеси, где его 106

Глава VIII

парциальное давление выше, в смесь с более низким парциальным давлением. Равновесие достигается, когда парциальные давления газа А с обеих сторон перепонки становятся равными.

Отметим, что газ может течь самопроизвольно из области с более низким общим давлением в область с более высоким общим давлением, если парциальное давление газа, который проходит через перегородку, выше в той области, где общее давление ниже, и ниже в области более высокого общего давления. Таким образом, если перегородка, полупроницаемая для водорода, разделяет ящик, содержащий водород под давлением в одну атмосферу, от ящика, содержащего кислород при двух атмосферах, то водород будет течь через перепонку, несмотря на то, что общее давление с другой стороны вдвое больше.

Следовало бы сказать, что в действительности не существует идеальных полупроницаемых перегородок. Для водорода наилучшим приближением к такой перегородке является горячая палладиевая фольга.

Чтобы вывести условия равновесия химических реакций (135), опишем сначала процесс, при котором реакция может быть выполнена изотермически и обратимо. Это можно сделать при помощи так называемого ящика Вант-Гоффа.

Ящик представляет собой огромный резервуар, в котором находится

_ большое количество газов A1^2,...

B1 - и BlyB2,... в химическом равновесии при температуре Т. С одной стороны ящика (на рис. 17 слева) расположено г окон, причем к-е (мы счи-

I-' таем сверху вниз) полупроницаемо

для газа Ajt, ас другой стороны (на Рис. 17. рис. 17 справа, на котором мы пола-

гаем г = S = 2) имеется S окон, полупроницаемых для некоторых других газов B1^2,... ,Bs. Снаружи к окнам присоединены цилиндры с подвижными поршнями, как показано на рисунке.

Теперь опишем обратимое изотермическое превращение нашей системы и подсчитаем непосредственно работу L, проделанную системой во время этого превращения. Однако, согласно результату § 17,

— A1

A2

¦в2 Реакции в газовой фазе

107



Ii1Al.

ч,А,-

г

Начальное состояние

_J-

работа L при превращении должна равняться свободной энергии начального состояния минус свободная энергия конечного состояния. Сравнивая эти два выражения для L, получим выведенный ранее результат.
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 49 >> Следующая