Определение молекулярной массы растворенного вещества.

По понижению давления пара растворителя над раствором. Молекулярную массу растворенного нелетучего вещества–неэлектролита находят путем измерения повышения температуры кипения растворителя, либо понижения температуры его замерзания, когда он содержит растворенное вещество.

По повышению температуры кипения раствора (эбуллиоскопия). Эбуллиоскопический метод заключается в определении того давления, при котором в процессе повышения вакуума исследуемый раствор закипает при заданной температуре.

По понижению температуры кристаллизации растворителя (криоскопия). Криоскопическим называется метод определения молекулярной массы по понижению точки замерзания растворителя. При растворении в жидкости какого-либо твердого вещества давление пара жидкости понижается. Таким образом, давление пара раствора всегда ниже давления пара чистого растворителя при той же температуре. В разбавленных растворах неэлектролитов при постоянной температуре понижение давление пара пропорционально количеству вещества, растворенного в данном количестве растворителя. Давление находящегося над жидкостью насыщенного пара зависит от числа молекул, испаряющихся с поверхности жидкости в единицу времени.

По величине осмотического давления раствора. Осмотический – по величине гидростатического давления, при котором прекращается переход растворителя в раствор, и измеряют осмотическое давление раствора ВМС, а затем используют уравнение Вант-Гоффа: П = m/(M*R*T)

Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Понятие обратимого и равновесного процессов. Второй закон термодинамики. Изменение энтропии в обратимом и необратимом процессах. Энтропия как критерий направленности и равновесия в изолированной системе.

Многие процессы происходят самопроизвольно (спонтанно), а другие нет. Процессы, происходящие спонтанно без внешних воздействий, называются самопроизвольными. Их иногда называют положительными, так как при их протекании можно получить работу. Примерами сапризвольных процессов являются: переход энергии от горячего тела к холодному в форме теплоты при конечной разности температур; переход механической работы в теплоту при трении; расширение газа в пустоту; диффузия; взрывные процессы; растворение в ненасыщенном растворе.

Характерными признаками самопроизвольных процессов являются следующие:

1. В самопроизвольных процессах часть энергии переходит в теплоту. Обратного самопроизвольного процесса превращения теплоты в механическую, электрическую, световую или другие виды энергии нкогда не наблюдается.

2. Их можно использовать для получения работы. По мере протекания самопроизвольного процесса система теряет способность производить работу.

3. В самопроизвольном процессе конечное состояние более вероятно, чем исходное.

4. Самопроизвольные процессы термодинамически необратимы.

Несамопроизвольными (отрицательными) называются процессы, для осуществления которых необходимо подвести энергию извне.

Термодинамический процесс, совершаемый системой, называется обратимым, если после него можно возвратить систему и все взаимодействовавшие с ней тела в их начальные состояния таким образом, чтобы в других телах не возникло каких-либо остаточных изменений.

При обратимом процессе система может возвратиться в исходное состояние так, что в окружающей ее среде не останется никаких изменений. Процесс, который не удовлетворяет вышеуказанному условию, называется необратимым процессом.

Необходимое условие обратимости термодинамического процесса — его равновесность, т. е. всякий обратимый процесс всегда является равновесным (квазистатическим). Однако не всякий равновесный процесс обязательно обратим.

Характерная особенность обратимых процессов - их медленность - процесс должен быть настолько медленным, чтобы участвующие в процессе тела успевали в каждый момент времени оказываться в состоянии равновесия, соответствующим имеющимся в этот момент внешним условиям. Т.е. обратимый процесс - это непрерывная последовательность равновесных состояний. Все процессы, сопровождающиеся трением, а так же явления диффузии и растворения – необратимые.

Второй закон термодинамики является постулатом, обоснованным многовековым опытом человечества. Открытию этого закона способствовало изучение тепловых машин. Французский ученый С. Карно первым показал (1824 г.), что любая тепловая машина должна содержать помимо источника теплоты (нагревателя) и рабочего тела (пар, идеальный газ и др.), совершающего термодинамический цикл, также и холодильник, имеющий температуру обязательно более низкую, чем температура нагревателя.

Коэффициент полезного действия η тепловой машины, работающей по обратимому циклу (циклу Карно), не зависит от природы рабочего тела, совершающего этот цикл, а определяется только температурами нагревателя Т1 и холодильника Т2:

η = (|Q1|-|Q2|)/|Q1| = (T1-T2)/T1

Q1 – количество теплоты, сообщенное рабочему телу при температуре Т1 от нагревателя;

Q2 – количество теплоты, отданное рабочим телом при температуре Т2 холодильнику.

Второй закон термодинамики представляет собой обобщение вывода Карно на произвольные термодинамические процессы, протекающие в природе. Известно несколько формулировок этого закона.

Клаузиус (1850 г.) сформулировал второй закон термодинамики так: невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более горячим.

У. Томсон (Кельвин) (1851 г.) предложил следующую формулировку: невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению резервуара.

Постулат Томсона может быть сформулирован и так: вечный двигатель второго рода невозможен. Вечным двигателем второго рода называют устройство, которое без компенсации полностью превращало бы периодически теплоту какого-либо тела в работу (В.Оствальд). Под компенсациейпонимают изменение состояния рабочего тела или отдачу части теплоты рабочим телом другим телам и изменение термодинамического состояния этих тел при круговом процессе превращения теплоты в работу.

Второй закон термодинамики устанавливает, что без компенсации в круговом процессе ни один джоуль теплоты нельзя превратить в работу. Работа превращается в теплоту полностью без всякой компенсации.

В настоящее время второй закон термодинамики формулируется следующим образом: существует аддитивная функция состояния системы S – энтропия, которая следующим образом связана с теплотой, поступающей в систему, и температурой системы:

dS = δQ/T

Для обратимых процессов.

dS = δQ/T

Для необратимых процессов.

При обратимых процессах в адиабатически изолированной системе ее энтропия не изменяется (dS = 0), а при необратимых процессах увеличивается (dS > 0).

Значение энтропии изолированной системы зависит от характера происходящих в ней процессов: в ходе релаксации энтропия изолированной системы должна возрастать, достигая максимального значения при равновесии.

В общем виде второй закон термодинамики для изолированной системы записывается так:

dS ≥ 0

Энтропия изолированной системы или увеличивается, если в ней протекают самопроизвольные необратимые процессы, или остается постоянной. Поэтому второй закон термодинамики определяют также как закон о неубывании энтропии в изолированных системах.

Таким образом, второй закон термодинамики дает критерий самопроизвольности процессов в изолированной системе. Спонтанно в такой системе могут протекать только процессы, сопровождающиеся увеличением энтропии. Самопроизвольные процессы заканчиваются с установлением равновесия в системе. Значит, в состоянии равновесия энтропия изолированной системы максимальна. В соответствии с этим критерием равновесия в изолированной системе будет:

(dS)_U,V = 0

(d²S)_U,V < 0

Изменение энтропии окружающей среды всегда равно:

dS₂ = δQ/T

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: