skan0046 (2)

3. Termodynamika chemiczna

I zasada termodynamiki stwierdza, że energia wewnętrzna U układu izolowanego jest stała:

U = const.

Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa różnicy energii ■zewnętrznej w stanie końcowym i początkowym i może być dokonana przez wymianę ciepła Q i pracy W z otoczeniem:

AU=U₂-U_l = Q+ W.    (3.1)

Dla przemiany nieskończenie małej równanie to przyjmie postać

dU=Q_cX+W_eh    (3.2)

gdzie indeks „el” oznacza, że ani ciepło, ani praca (zarówno objętościowa, jak : inna, np. elektryczna) nie są funkcjami stanu, toteż ich zmiany są zależne od sposobu przemiany.

Pracę objętościowy gazu przedstawia równanie (przyjmujemy, że praca nie-objętościowa = 0)

W_c\ = -_PzdV,    (3.3)

w którym p₇ jest ciśnieniem zewnętrznym, przeciwko któremu wykonywana jest praca. Znak w równaniu wynika z przyjętej w termodynamice konwencji, że układ wykonujący pracę zewnętrzną czyni to kosztem swojej energii wewnętrznej. Wartość wykonanej pracy podczas przemiany 1-2 otrzymuje się przez scał-kowanie równania (3.3) w granicach od V_] do V₂, przy czym konieczna jest znajomość związku między p₇ a V w każdym punkcie przemiany.

W procesie odwracalnego wykonywania pracy objętościow-ej p₇ = p_wewn ⁼ P> toteż funkcja p_z(V) jest określona przez odpowiednie równanie stanu. Dla gazu idealnego będzie to wyrażenie (2.9). Wówczas, w stałej temperaturze T,

K,

f    Vi    P\

W=-\ p_zdV = -nRT\n ~^ = -nRT\n    (3.4)

i_x    V\    pi

Jeżeli proces rozprężania gazu odbywa się przeciwko stałemu ciśnieniu zewnętrznemu p_z = const (przemiana nieodwracalna), to całkowanie w tych granicach równania (3.3) prowadzi do wyrażenia

(3.5)

W = -Pz(V₂-Vi).