Kimyoviy texnologiya

(Javob: 65,88%; 26,05 kJ)
3. 42 g azotni 150 dan 20⁰S gacha sovitilsa, bosim 5·10⁵ dan 2,5·10⁶ Pa gacha ortadi. Agar bo‘lsa, bu jarayondagi entropiya o‘zgarishini hisoblang.
(Javob: -36,11 J/K)
4. Karnoning ideal mashinasi 423 va 523 K haroratlar oralig‘ida 183,8 kJ issiqlikni ishga aylantirgan. 423 K da mashina isitgichi sovutgichga qancha issiqlik beradi?
(Javob: 778,81 kJ)
5. Karno mashinasiningg isitgichidan 281 K da 419 kJ issiqlik harorati 353 K bo‘lgan sovitgichga berilgan. SHu jarayon vaqtida bajarilgan ish miqdori topilsin.
(Javob: 107,36)
6. Alyuminiy metalining 273-173 K oralig‘ida o‘rtacha issiqlik sig‘imi 0,813 J/g·K bo‘lsa, 5 mol alyuminiy metali shu haroratlar oralig‘ida sovitilganda uning entropiyasi qanday qiymatga teng bo‘ladi?
(Javob: -50,07 J/mol·K).

Termodinamik potensiallar. Xarakteristik funksiyalar.

Energiyaning hamma turlari (mexanik, elektrik, kimyoviy) issiqqlikka aylana oladi, ammo issiqlik energiyasi boshqa tur energiyalarga aylana olmaydi. Demak, jismning bir qism energiyasi boshqa tur energiyasiga aylanish qobiliyatiga ega va bundan biror foydali ish bajaradi, ammo jismning boshqa qism energiyasi esa foydasiz bo‘lib, issiqlikka aylanib ketadi. Jismning foydali ish bajara oladigan umumiy energiyasi erkin energiya deyiladi.

Ichki energiya, entalpiya, entropiya, izoxor-erkin energiya va izobar-erkin energiyalar termodinamik potensiallar yoki funksiyalar ham deyiladi, chunki ularning o‘zi yoki hosilalari orqali sistemaning termodinamik xossalarini aniq ifodalash mumkin. Bular sistemaning xossalarini xarakterlovchi funksiyalardir. Bu funksiyalar qaytar jarayonda berilgan sharoitlarda sistema bajargan ishni hisoblab topishga yordam beradi. Termodinamik potensiallar holat funksiyalaridir, ya’ni ularning o‘zgarishi sistemaning faqat boshlang‘ich va oxirgi holatiga bog‘liq bo‘lib, o‘tilgan yo‘lga bog‘liq emas.
Termodinamik potensiallar jumlasiga izoxor-izotermik (qisqacha izoxorik) potensial , izobaro-izotermik (qisqacha izobarik) potensial , ichki energiya va entalpiya kiradi. Amalda izoxoro-izotermik va izobaro-izotermik potensiallar ko‘p qo‘llaniladi.
O‘zgarmas harorat va hajmda boradigan jarayonlar uchun termodinamikaning ikkala qonunini birlashtirilgan ifodasini quyidagicha yozish mumkin:
yoki
Bu erda ham tenglik ishorasi qaytar jarayonga ta’luqli va maksimal ish ni ko‘rsatadi.
Funksiya izoxoro-izotermik potensial deyiladi va harfi bilan belgilanadi.
yoki (4.1)
ichki energiya bilan bog‘langan energiya ning ayirmasiga tengligi sababali erkin energiya ham deyiladi.
Yuqoridagi formulaga ko‘ra, sistemaning maksimal ish qiymati erkin energiya o‘zgarishining teskari ishorali qiymatiga teng bo‘ladi:
(4.2)
O‘zgarmas harorat va bosim dagi sistemalar uchun izobar potensial yoki Gibbs energiyasi qiymati:
yoki bo‘ladi (4.3)
(4.3) dagi entalpiya qiymati bo‘lgani uchun bu formulani quyidagicha ifodalash mumkin:
yoki (4.4).
Bu formuladan deb belgilansa, (4.4) formula
yoki (4.5)
Ko‘rinishga ega bo‘ladi. (4.2) formuladan bo‘lgani uchun bu qiymatni (4.5) ga qo‘yib, (4.6) hosil qilinadi.
Bu formula izobar potensial qiymatini ifodalaydi. Izobar potensial qiymati muvozanat holatida bajarilgan maksimal foydali ish qiymatiga teng bo‘ladi:
(4.7)
Buni (4.6) ga qo‘yib chiqilsa, izobar jarayonning maksimal foydali ish qiymati quyidagicha bo‘ladi:
(4.8)
Xulosa qilib aytganda, izobar-izotermik jarayonda bajarilgan maksimal foydali ish qiymati erkin energiya hisobiga bajarilgan maksimal foydali ish qiymatidan tashqi bosimga qarshi hajm kengayishida bajarilgan ishni ayirib tashlangan qiymatga teng bo‘ladi.
va lar sistemaning holat funksiyalari bo‘lib, va bo‘lganda o‘z-o‘zidan boradigan jarayonlarning yo‘nalishini ko‘rsatib beradi: <0 bo‘lsa, va bo‘lganda jarayon to‘g‘ri yo‘nalishda, >0 bo‘lsa, jarayon teskari yo‘nalishda sodir bo‘ladi. Agar q0 bo‘lsa, sistema muvozanat holatiga o‘tadi.
va ning haroratga bog‘liqligi Gibbs-Gelmgols tenglamasi bilan ifodalanadi:
(4.9)
(4.10)
O‘zgarmas haroratda 1 mol ideal gazning izobar potensiali bilan bosim orasidagi bog‘lanish quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
(4.11)
Bunda - T harorat va R bosimdagi gazning izobar potensiali;
harorat T va bosim 1,013·10⁵ Pa dagi standart izobar potensial.
(4.11) tenglama asosida gazlardan iboraat sistemalardagi reaksiyaning izobar potensialining o‘zgarish qiymati quyidagicha bo‘ladi:
(4.12)
bunda - dastlabki va oxirgi jarayonlardagi bosimlar logarifmlari ayirmasi.