Proces nieodwracalny jest to proces termodynamiczny, którego kierunku nie można odwrócić przez prostą zmianę jednego lub więcej zmiennych stanu termodynamicznego (temperatura, ciśnienie, objętość). Wszystkie procesy nieodwracalne związane są ze zmianą entropii układu (stopnia uporządkowania). Przykładem takiego procesu jest np. swobodne rozpręża-nie gazu lub zmieszanie dwóch cieczy.
Proces samorzutny w termodynamice nazywany też czasem naturalnym to proces, który można zrealizować bez konieczności wykonywania pracy nad układem. Procesom samorzutnym towarzyszy zawsze zwiększenie entropii. Procesy w których entropia się zmniejsza nigdy nie są samorzutne. Wynikiem procesu samorzutnego jest zawsze wykonanie przez układ pewnej pracy.
Procesy niesamorzutne nie mogą wykonać pracy - wręcz przeciwnie do ich zajścia potrzebne jest wykonanie na nich pewnej pracy. Stan termodynamiczny to wartość wszystkich zmiennych makroskopowych (np. ciśnienie, objętość, temperatura) dla danego układu termodynamicznego. Pojęcie stanu termodynamicznego odnosi się z reguły do stanu równowagi. Wartości zmiennych makroskopowych są ze sobą związane za pomocą równania stanu, które jest prawdziwe tylko w równowadze.
Układy termodynamiczne dzieli się na zamknięte, otwarte i izolowane. Układ termodynamicznie zamknięty to taki układ, który nie wymienia energii z otoczeniem, może natomiast wymieniać masę. Układ termodynamicznie otwarty to taki układ, który może wymieniać masę i energię z otoczeniem. Układ termodynamicznie izolowany to taki układ, który nie może wymieniać masy i energii z otoczeniem.
Jego poszczególne elementy mogą wymieniać między sobą energię i masę, ale suma energii wszystkich przemian w układzie zamkniętym musi być równa 0.
Definicje:
Proces - w znaczeniu termodynamicznym polega na zmianie stanu termodynamicznego układu.
Droga procesu - określona jest przez rodzaj i kolejność stanów termodynamicznych układu przy przejściu od stanu początkowego do stanu końcowego.
Przez drogę procesu rozumiemy stany termodynamiczne o parametrach np. p1, v1 - stan początkowy, a stan końcowy o parametrach p2, v2. To przejście może odbywać się po nieskończenie wielu drogach, poprze tzw. stany pośrednie. Jeżeli układ po skończeniu procesu powróci do stanu początkowego to proces nosi nazwę procesu kołowego.
Funkcja stanu jest to wielkość fizyczna zależna od parametrów stanu, której wartość nie zależy od drogi przemiany, ale jedynie od stanu początkowego i końcowego układu, czyli od aktualnych wartości jego parametrów, takich jak masa, liczność materii, temperatura, ciśnienie, objętość i inne.
Wielkości, które określają termodynamiczny stan równowagi, nazywamy parametrami stanu.
Parametry stanu dzielimy na parametry ekstensywne i parametry intensywne. Parametry stanu - wielkości fizyczne opisujące stan układu termo-dynamicznego, takie jak temperatura, ciśnienie, objętość, ilości (np. stężenia) poszczególnych substancji. Parametry ekstensywne - proporcjonalne (zależne) do ilości materii w układzie: •masa, •objętość,• Parametry intensywne - niezależne od ilości materii w układzie: •temperatura, •ciśnienie, •ułamek molowy. Wielkościami termodynamicznymi służącymi do opisywania pod względem energetycznym stanu układu są to następujące funkcje stanu: •energia wewnętrzna - U, •entalpia - H, •entropia - S,•entalpia swobodna - G
Energia wewnętrzna układu U jest ekstensywną funkcją stanu. Jeżeli na układ nie działają żadne siły zachowawcze, to energia wewnętrzna układu jest całkowitą energią układu. Energia wewnętrzna jest to jakby suma energii ciała oddana do dyspozycji zjawisk cieplnych. Składa się ona więc przede wszystkim z energii kinetycznej ruchu cząsteczek (czyli od temperatury) oraz energii wiązań międzycząsteczkowych.
Pierwsza zasada termodynamiki wyraża się następującym wzorem:
∆U = Q + W
∆U - zmiana energii wewnętrznej ciała/układu - jednostka w układzie SI: dżul J
Q - ciepło dostarczone do ciała/układu - jednostka w układzie SI: dżul J
W - praca wykonana nad ciałem/układem - jednostka w układzie SI: dżul J
Zmiana energii wewnętrznej ciała, lub układu ciał jest równa sumie dostarczonego ciepła i pracy wykonanej nad ciałem S/układem ciał.
Aby prawidłowo obliczać zmianę energii wewnętrznej należy trzymać się następującej
AgNO3 + HCl = * AgCl + HNO
AgCl +NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
AgNO3 +K 2Cr2O7 = * Ag 2Cr2O7 żółty osad
Hg22+ + 2HCl = * H 2Cl2 + 2H+
Hg2 (NO3)2 + 2NH3 = *Hg + NH4Cl
AgNO3 +K 2Cr2O7 = *↓ Ag 2Cr2O7 żółty osad
Hg22+ + 2HCl = ↓* H 2Cl2 + 2H+
Hg2 (NO3)2 + 2NH3 = ↓*Hg czarny [Hg(NH2)]Cl + NH4Cl
Hg2 (NO3)2 + 2 NaOH = *↓ Hg2O + H2O + 2NaNO3
Hg2 (NO3)2 + K2CrO4 = * Hg2CrO4 + 2KNO3
Pb (NO3)2 + 2HCl = PbCl2 + 2 HNO3
Pb2+ + K2CrO4 = ↓* PbCrO4 + 2K+
Reakcje charakterystyczne dla kationów II grupy a
W stosunku do H2S
* się kolorowe osady HgS-czarny, Bi2S3-brunatny, CuS czarny, CdS -żółty
Hg(NO3)2 + H2S = HgSczarny + 2HNO3
Hg(NO3)2 + 2NaOH = HgOżółty+ H2O + 2NaNO3
2HgCl2 + SnCl2 = * 2Hg + SnCl4
Bi(NO3)2 +3H2S = *Bi2S3 + 6HNO3
2HgCl2 + SnCl2 = 2Hg+ SnCl4
Bi(NO3)2 +3H2S = Bi2S3+ 6HNO3
Bi3+ + OH- = Bi(OH)3biały
Bi(OH)3 biały + 3Na2SnO2 = Biczarny + 3Na2SnO3 +3H2O
CuSO4 + H2S = CuSczarny + H2SO4
CuSO4 + 2NaOH = * Cu(OH)2 niebieski +Na2SO4
CdCl2 + H2S = CdSżółty + 2HCl
(NH4)2 S
CoCl2+ (NH4)2 S = * CoS +2NH4Cl
CoCl2 + NaOH = Co(OH)Cl niebieski +NaCl
2NiSO4+ 2NH4OH = * (NiOH)2SO4 + (NH4)2 SO4
zielony heksaamina-niklu(II) [Ni(NH3)6]2+
Cr2(SO4)3 + 3(NH4)2S +6H2O = * 2Cr(OH)2 zielonkawy +3(NH4)2 SO4 + H2S
Al3+ + 3(NH4)2S + 3H2O = *Al(OH)3+ 6NH4+ +3H2S
ZnCl2 + (NH4)2S = * ZnS biały osad + NH4Cl
Reakcje charakterystyczne dla kationów IV
BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O = * BaCrO4 + 2HCl + 2KCl
Na2HPO4 + NH4OH = * MgNH4PO4 + 2 NaCl+