Гомогенная и гетерогенная система реферат
Обновлено: 28.06.2024
Лекция 1. Предмет технической термодинамики и ее методы
1. Предмет термодинамики
2. Основные параметры состояния тела
3. Понятие о термодинамическом процессе
4. Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы
5. Термодинамическое равновесие
1. Предмет термодинамики
Термодинамика наука о превращениях различных видов энергии из одного в другой, и о наиболее общих макроскопических свойствах материи. Она изучает различные как физические, так и химические явления, обусловленные превращениями энергии. Применение закономерностей термодинамики позволяет анализировать свойства веществ, предсказывать их поведение в различных условиях. Термодинамика дает возможность исследовать различные процессы от простых в однородных средах до сложных с физическими и химическими превращениями, биологических и др.
Термодинамика основана на двух, экспериментально установленных законах (началах).
Первый закон (начало) является по существу законом преобразования и сохранения энергии применительно к процессам, изучаемым в термодинамике; невозможен процесс возникновения или исчезновения энергии.
Второй закон (начало) – определяет направление течения реальных (неравновесных) процессов; невозможен процесс, имеющий единственным своим результатом превращение теплоты в работу.
Термодинамический метод исследования основан на законах (началах) термодинамики и представляет собой их логическое и математическое развитие.
Объект исследования в термодинамике называют термодинамической системой или, в простом случае, термодинамическим телом. Одна из особенностей метода термодинамики состоит в том, что система (тело) противопоставляется всем другим телам, которые называют окружающей средой. Термодинамика построена дедуктивно: частные выводы получены из общих законов (начал).
Принято разделять термодинамику на физическую, или общую, химическую и техническую.
Физическая термодинамика разрабатывает метод термодинамики и применяет его для изучения фазовых превращений термоэлектрических и магнитных явлений, излучения, поверхностных явлений и т. п.
Химическая термодинамика изучает процессы с физическими и химическими превращениями с помощью метода термодинамики.
Техническая термодинамика устанавливает закономерности взаимного преобразования теплоты и работы, для чего изучает свойства газов и паров (рабочих тел) и процессы изменения их состояния; устанавливает взаимосвязь между тепловыми, механическими и химическими процессами, протекающими в тепловых двигателях и холодильных установках. Одна из основных ее задач – отыскание наиболее рациональных способов взаимного превращения теплоты, и работы.
меняются непрерывно, без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела). В гомогенной системе из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в виде молекул, атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от друга механическим путем.
В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздробленном состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твердых веществ, например сплавы.
Примеры:
-жидкие или твердые растворы (растворы — гомогенные (однородные) системы, т.е. каждый из компонентов распределен в массе другого в виде молекул, атомов или ионов)
· Гетероге́нная систе́ма — неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделенных поверхностью раздела.
Однородные части (фазы) могут отличаться друг от друга по составу и свойствам. Число веществ (компонентов), термодинамических фаз и степеней свободы связаны правилом фаз. Примерами гетерогенных систем могут служить: жидкость — насыщенный пар; насыщенный раствор с осадком; многие сплавы. Твердый катализатор в токе газа или жидкости тоже гетерогенная система (гетерогенный катализ).
18) Скорость химических реакций. Зависимость скорости химических реакций от концентрации, температуры, давления,наличия катализаторов.
Скорость химической реакции — изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.
Скорость химической реакции — величина всегда положительная, поэтому, если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на −1.
· Концентрация. С увеличением концентрации (числа частиц в единице объема) чаще происходят столкновения молекул
реагирующих веществ - скорость реакции возрастает.
Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
· Температура. При повышении температуры на каждые 10°C скорость реакции возрастает в 2-4 раза (Правило Вант-Гоффа).
Это правило математически выражается следующей формулой: vt 2 = vt 1 γ ,
где vt 1 , vt 2 - скорости реакции соответственно при начальной ( t 1 ) и конечной ( t 2 ) температурах, а γ - температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10°
· Катализаторы. Вещества, которые участвуют в реакциях и увеличивают ее скорость, оставаясь к концу реакции неизменными, называются катализаторами.
Механизм действия катализаторов связан с уменьшением энергии активации реакции за счет образования промежуточных соединений. При гомогенном катализе реагенты и катализатор составляют одну фазу (находятся в одном агрегатном состоянии), при гетерогенном катализе - разные фазы (находятся в различных агрегатных состояниях). Резко замедлить протекание нежелательных химических процессов в ряде случаев можно добавляя в реакционную среду ингибиторы (явление "отрицательного катализа").
В системе СаСО, — воздух появление СОа будет менять состав газовой фазы. Но если прокаливать СаСОэ в замкнутой системе, из которой предварительно выкачан воздух, то в газовой фазе присутствует только С02 и ее состав будет постоянным. Разумеется, возможны случаи, когда и жидкая, и газовая фазы будут иметь постоянный состав. В системе ртуть — азотная кислота идет реакция. Однофазные системы чаще… Читать ещё >
Гомогенные и гетерогенные системы ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
В пробирку до краев налили некоторый раствор, например, поваренной соли или сахара, или медного купороса, или серной кислоты — все равно. Пробирку заткнули пробкой так, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха. В этом случае содержимое пробирки совершенно однородно: качественный и количественный состав одинаков во всех частях системы. Полностью однородная система называется однофазной. Открыли пробирку, вылили половину раствора, вновь закрыли. Теперь содержимое пробирки состоит из двух частей: одна часть — раствор, другая — воздух. Каждая из этих частей однородна по составу, но состав частей различен, и части разделены отчетливой границей раздела.
Однородная часть системы называется фазой. Фазы отделяются друг от друга поверхностями раздела.
Твердые вещества, как правило, образуют самостоятельные фазы. Жидкости могут смешиваться, например серная кислота и вода или бензин и керосин, а могут и не смешиваться, образуя две жидких фазы, например вода и бензин. Любая смесь Газов однофазна.
Однофазные системы чаще называют гомогенными. Система, образованная двумя или более фазами, называется гетерогенной.
Точно так же может изменяться состав газовой фазы над раствором. Количество водяного пара, растворимость кислорода и азота зависят от температуры. Раствор или газ над ним — это фазы переменного состава. Две другие фазы — твердые Si02 и AgCl имеют определенный и неизменный состав — это фазы постоянного состава. В системе может меняться только масса этих фаз, но их качественный и количественный составы остаются все время неизменными.
Разумеется, возможны случаи, когда и жидкая, и газовая фазы будут иметь постоянный состав. В системе ртуть — азотная кислота идет реакция.
и во времени меняется состав водной фазы — уменьшается количество кислоты, увеличивается количество нитрата ртути. Меняется и состав газовой фазы над раствором. Но состав ртутной фазы остается неизменным, так как все присутствующие в системе вещества в ртути практически нерастворимы.
Если прокаливать карбонат кальция, то он разлагается по реакции.
В системе СаСО, — воздух появление СОа будет менять состав газовой фазы. Но если прокаливать СаСОэ в замкнутой системе, из которой предварительно выкачан воздух, то в газовой фазе присутствует только С02 и ее состав будет постоянным.
Читайте также: