p align="justify">=Дж/К
Відповідь:? S=72,2 Дж/К.
2. Фазові рівноваги і фазові переходи. Термодинамічні властивості
. 1 Теоретична частина
Що таке фаза raquo ;? Наведіть приклади фазових переходів.
Відповідь:
Певної структурі речовини відповідають цілком певні фізичні властивості. Тому з мікроскопічної точки зору під фазою слід розуміти впорядковану структуру з відповідною їй сукупністю фізичних властивостей.
Фазою називається сукупність гомогенних (однорідних) частин системи, однакових за складом, хімічним і фізичним властивостям і відокремлених від інших частин системи поверхнею.
У вузькому сенсі слова під фазовим перетворенням розуміють лише такі зміни структури, які не супроводжуються будь-яким зміною складу, тобто зміни в простих речовинах.
Набагато більш широке визначення фазових переходів включає в розгляд зміни структури, супроводжувані зміною хімічного складу. У цьому випадку до і після фазового перетворення в системі може існувати більше, ніж одна фаза.
Поняття фази можна пов'язати з мікроскопічної структурою речовини.
Поверхні розділу фаз утворюються деякою кількістю молекул, розташованих на кордоні області, заповненої даної фазою. Молекули, що утворять поверхневий шар, знаходяться в особливих умовах, внаслідок чого поверхневий шар має особливі властивості, не властивими речовині, що знаходиться в глибині фази. Освіти, складені з невеликого числа молекул, не можуть бути розділені на поверхневий шар і внутрішню масу речовини, тому до утворень з дуже малим об'ємом поняття фаза raquo ;, взагалі кажучи, незастосовне [3].
Прикладом може служити система газ-рідина raquo ;, помістивши її в циліндр під поршнем, зафіксувавши температуру, однакові тиску усюди і загальне число частинок. Умова рівноваги такої системи випливає з найпростішої варіаційної задачі з умовою, що зв'язує кількості речовини в фазах (Кожна з фаз знаходиться при однакових температурі і тиску).
Таким чином, при зміні зовнішніх впливів на рівноважну гетерогенну систему речовина з однієї фази може переходити в іншу, наприклад з рідини в пару, з однієї кристалічної модифікації в іншу, з нормального провідника в надпровідник, з феромагнетика в парамагнетик і т. д.
Такі перетворення речовини з однієї фази в іншу при зміні зовнішніх умов називаються фазовими переходами.
При рівноважному переході речовини з однієї фази в іншу, як і при фазовому рівновазі, температура, тиск і хімічний потенціал речовини в фазах однакові. Що ж стосується інших термічних і калорических величин або відповідних їм похідних від енергії Гіббса G (T, p), то вони при одних фазових переходах терплять розрив, а при інших - безперервні.
Тому розрізняють переривані і безперервні фазові переходи.
Перериваним називаються фазові перетворення, при яких перші похідні від G: відчувають скачки, а безперервними - переходи, при яких перші похідні неперервні, а терплять розрив похідні другого і більш високих порядків: теплоємність, стисливість, коефіцієнт теплового розширення і т. д.
Перериваним перетворення називаються фазовими переходами першого роду. При цих переходах, отже, стрибком змінюється питомий об'єм v або щільність? речовини
Безперервні переходи, при яких другі похідні від енергії Гіббса (або хімічного потенціалу) відчувають скачки, називаються фазовими переходами другого роду, коли ж ці похідні при переході звертаються в нескінченність - критичними переходами, а аномальна поведінка властивостей речовин в цій області - критичними явищами.
. 2 Практична частина
. Обчисліть вільну енергію F і термодинамічний потенціал Ф для ідеального газу, у якого теплоємність
СV=a + bT
(де a і b деякі постійні).
Рішення: Функція F називається вільною енергією Гельмгольца (ізохорно-ізотермічний потенціал):
=U - T · S,
де U - внутрішня енергія ідеального газу; - абсолютна температура газу; - ентропія газу.
Внутрішня енергія визначається за формулою:
=CV · T + U0,
де CV - молярна теплоємність при постійному обсязі; - початкове значення внутрішньої енергії.
Ентропія обчислюється за формулою:
де: V - об'єм газу; - універсальна газова постійна.
Тоді вільна ен...
