Entalpija i entropija otopina. Entalpija - što je to jednostavnim riječima

Unutarnja energija (U) tvari sastoji se od kinetičke i potencijalne energije svih čestica tvari, osim kinetičke i potencijalne energije tvari kao cjeline. Unutarnja energija ovisi o prirodi tvari, njezinoj masi, tlaku, temperaturi. U kemijskim reakcijama razlika unutarnje energije tvari prije i poslije reakcije rezultira toplinskim učinkom kemijske reakcije. Razlikuje se toplinski učinak kemijske reakcije koja se odvija pri konstantnom volumenu Q v (izohorni toplinski učinak) i toplinski učinak reakcije pri konstantnom tlaku Q p (izobarni toplinski učinak).

Toplinski učinak pri konstantnom tlaku, uzet sa suprotnim predznakom, naziva se promjena entalpije reakcije (ΔH = -Q p).

Entalpija je povezana s unutarnjom energijom H = U + pv, gdje je p tlak, a v volumen.

Entropija (S)– mjera nereda u sustavu. Entropija plina veća je od entropije tekućine i krutine. Entropija je logaritam vjerojatnosti postojanja sustava (Boltzmann 1896): S = R ln W, gdje je R univerzalna plinska konstanta, a W je vjerojatnost postojanja sustava (broj mikrostanja koja mogu stvoriti određeno makrostanje ). Entropija se mjeri u J/molּK i jedinicama entropije (1e.u. =1J/molּK).

Gibbsov potencijal (G) ili izobarno-izotermni potencijal. Ova funkcija stanja sustava naziva se pokretačka snaga kemijske reakcije. Gibbsov potencijal je povezan s entalpijom i entropijom relacijom:

∆G = ∆H – T ∆S, gdje je T temperatura u K.

6.4 Zakoni termokemije. Termokemijski proračuni.

Hessov zakon(Herman Ivanovich Hess 1840.): toplinski učinak kemijske reakcije ne ovisi o putu na kojem se proces odvija, već ovisi o početnom i konačnom stanju sustava.

Lavoisier-Laplaceov zakon: toplinski učinak prednje reakcije jednak je toplinskom učinku obrnute reakcije suprotnog predznaka.

Hessov zakon i njegove posljedice koriste se za izračunavanje promjena entalpije, entropije i Gibbsovog potencijala tijekom kemijskih reakcija:

∆H = ∑∆H 0 298 (nastavak) - ∑∆H 0 298 (izvorno)

∆S = ∑S 0 298 (nastavak) - ∑S 0 298 (izvorno)

∆G = ∑∆G 0 298 (nastavak) - ∑∆G 0 298 (izvorno)

Formulacija korolara iz Hessova zakona za izračunavanje promjene entalpije reakcije: promjena entalpije reakcije jednaka je zbroju entalpija nastajanja produkata reakcije minus zbroj entalpija nastajanja polaznih tvari , uzimajući u obzir stehiometriju.

∆H 0 298 – standardna entalpija nastajanja (količina topline koja se oslobađa ili apsorbira tijekom nastajanja 1 mola tvari iz jednostavnih tvari u standardnim uvjetima). Standardni uvjeti: tlak 101,3 kPa i temperatura 25 0 C.

Berthelot-Thomsenov princip: sve spontane kemijske reakcije odvijaju se uz smanjenje entalpije. Ovaj princip djeluje na niskim temperaturama. Na visokim temperaturama mogu se odvijati reakcije s povećanjem entalpije.

Toplinski kapacitet i njegove vrste.Specifični toplinski kapacitet sa nazovimo količinu topline q koja je potrebna za promjenu temperature jedinice količine tvari za jedan stupanj:

Postoje maseni s, volumen s" i molarni toplinski kapaciteti, koji imaju sljedeće dimenzije: s, J/kg K; s", J/nm 3 K; , J/mol K. Ovi toplinski kapaciteti međusobno su povezani odnosima

(1.15)

gdje je ν o, ρ o, μ – specifični volumen, gustoća i molekularna težina plina u normalnim uvjetima (ρ o = 1,013 · 10 5 Pa, T o = 273 K).

Toplinski kapacitet ovisi o fizikalnoj prirodi radnog fluida, temperaturi i termodinamičkom procesu.

U tehničkoj termodinamici najčešće se koriste izobarni toplinski kapacitet s p (pri p = const) i izohorni s ν (za ν = const).

Odnos između ovih toplinskih kapaciteta određen je Mayerovom relacijom za idealni plin:

s r - s ν = R, (1.16)

gdje je R plinska konstanta, J/kg K.

Često se zanemaruje ovisnost toplinskog kapaciteta o temperaturi, a zatim se količina topline u izobarnim i izohornim procesima nalazi iz izraza

Q p = Ms p (T 2 – T 1) ili q p = c p (T 2 – T 1);

Q ν = Ms ν (T 2 – T 1) ili q ν = s ν (T 2 – T 1).

Iz izraza prvog zakona termodinamike (1.13) i relacije (1.14) mogu se dobiti relacije za određivanje promjene unutarnje energije Δu i entalpije Δh, koje vrijede za sve termodinamičke procese:

dq ν = du; du = c ν dT; Δu = u 2 – u 1 = c ν (T 2 – T 1);

dq r = du + rdν = dh; dh = c p dT; Δh = h 2 – h 1 = c p (T 2 – T 1).

Budući da se toplinski kapacitet mijenja s temperaturom, ovisno o temperaturnom rasponu, pravi s i prosjek uz cf toplinski kapacitet. Pravi toplinski kapacitet odgovara infinitezimalnom temperaturnom rasponu, a prosječni - konačan raspon promjena temperature. Toplinski kapaciteti glavnih plinova navedeni su u priručnicima i udžbenicima ovisno o temperaturi.

Entalpija. Unosi se računski: ukupna – H = U + pV ili određena vrijednost h = u + pν, entalpija predstavlja određenu energiju jednaku zbroju unutarnje energije i umnoška tlaka i volumena. Jedinica entalpije H je džul (J) ili h, J/kg. Entalpija je funkcija stanja. Budući da je u izobarnom procesu dH = dQ, možemo reći da je entalpija količina topline dovedena u izobarnom procesu.

Entropija. Jedinica mjerenja entropije S je J/K, a specifična jedinica s je J/kg·K. Ova funkcija stanja uvedena je proračunom i ima punu diferencijalnu količinu topline u termodinamičkom procesu

Ako zamislimo termodinamički proces u T-s dijagramu, tada površina ispod krivulje procesa karakterizira količinu dovedene ili odvedene topline.

Entropija se ne može mjeriti, ali je u svom fizičkom značenju mjera temperaturne vrijednosti topline, njezine sposobnosti da se pretvori u rad. Također možemo reći da entropija karakterizira gubitak rada zbog ireverzibilnosti stvarnih procesa (u ovom slučaju entropija raste).

Obično se pri proračunu termodinamičkih procesa ne određuju apsolutne vrijednosti u, h, s, već promjena u procesu Δu, Δh, Δs.

Prvi zakon termodinamike za strujanje radnog fluida

U strujanju radnog fluida mijenja se kinetička energija radnog fluida i uzima se u obzir rad vanjskih sila pritiska dl´. Zatim, prema prvom zakonu termodinamike

(1.19)

Toplina dovedena u tok radnog fluida povećava njegovu entalpiju i kinetičku energiju. Budući da prema prvom zakonu

. (1.20)

Promjena kinetičke energije strujanja naziva se njegov tehnički rad, tj. kinetička energija strujanja radnog fluida jednaka je tehničkom (korisnom) radu (predznak minus označava smanjenje volumena s porastom tlaka).

Primjer. U toplinskom stroju (parnoturbinsko postrojenje) protok pare se adijabatski širi na lopatice turbine (dq = 0):

Drugi zakon termodinamike

Drugi zakon kvalitativne termodinamike utvrđuje smjer prijenosa topline, kao i onaj njezin dio koji se u toplinskom stroju može pretvoriti u rad. S. Carnot (1824) ukazao je na mogućnost pretvaranja topline u koristan rad u motorima u prisutnosti dva izvora topline, tj. nužan uvjet za dobivanje rada u toplinskom stroju je temperaturna razlika.

Ciklusi u kojima se toplina pretvara u rad nazivaju se izravni ili ciklusi toplinskog stroja.

Na sl. 1.3 i 1.4 prikazuju izravni ciklus u p-v dijagramu i dijagramu toplinskog stroja. Radni fluid 1 (sl. 1.4) u toplinskom stroju 3 prima toplinu q 1 (dovod topline) iz toplog izvora 2 s temperaturom T 1 u odjeljku 1-2 ciklusa (sl. 1.3) i obavlja rad l 1 (područje 1- a- 2-3-4-1). Da bi se proces kontinuirano ponavljao, u toplinskom stroju potrebno je radni fluid vratiti u početno stanje 1 utroškom rada l 2 u procesu 2-u-1 (područje 2-u-1-4- 3-2) i odvođenje topline q 2 u hladni izvor 4 s temperaturom T 2. U toplinskom stroju se dio topline (q 1 – q 2) pretvara u rad.

Riža. 1.3. Slika zatvorenog termodinamičkog procesa (ciklusa)

u p, v – dijagram

Učinkovitost izravnih reverzibilnih ciklusa procjenjuje se toplinskom učinkovitošću.

Toplinska učinkovitost je omjer rada ciklusa i ukupnog unosa topline.

. (1.21)

Toplinska učinkovitost Carnotovog ciklusa

Iz formule je jasno da ne ovisi o svojstvima radnog fluida, a njegova vrijednost određena je temperaturama T 2 i T 1 hladnog i toplog izvora topline.

Toplinska učinkovitost Carnotovog ciklusa ima najveću vrijednost; to je standard za ocjenu savršenstva bilo kojeg ciklusa toplinskog stroja.

Riža. 1.4. Dijagram toplinskog stroja

Dijagrami vodene pare

U suvremenoj termoenergetici vodena para je glavni radni fluid.

Termodinamičke tablice vodene pare mogu dati samo diskretne vrijednosti potrebnih količina. U praksi se dijagrami često koriste za prikaz procesa vodene pare.

T-s dijagram vodena para (sl. 1.5) je graf konstruiran u temperaturno-entropijskim koordinatama na kojem su ucrtane sljedeće linije: izobare zagrijavanja vode a o a", stvaranje pare a´a´´ i pregrijavanje pare a´´a, gornji (x = 1) i donje (x = 0) granične krivulje, linije konstantne suhoće (x = const). Između graničnih krivulja nalazi se područje vlažne pare s različitim stupnjevima suhoće. Dijelovi dijagrama koji se nalaze do desno od x = 1 i lijevo od x = 0 su, redom, područja pregrijane pare i vode. T-s dijagram vam omogućuje vizualnu procjenu promjene temperature vodene pare i topline pare u različitim procesima. Nedostatak korištenja T-s dijagrama je potreba mjerenja površina.

Riža. 1.5. T-s – dijagram vodene pare

h-s dijagram vodene pare (sl. 1.6) ucrtava se na temelju vrijednosti entalpije i entropije na obje granične krivulje područja zasićenja. Navedeni podaci utvrđuju se iz tablica termodinamičkih svojstava vode i vodene pare.

Početna točka za mjerenje entalpije i entropije je trojna točka. Izobare-izoterme područja zasićenja su nagnute ravne linije p = const. Kako tlak raste, temperatura zasićenja raste i izobare postaju strmije. Nagib izobara-izotermi raste do kritičnih vrijednosti, budući da je najviša temperatura područja zasićenja kritična temperatura. Parametri kritične točke K: tcr = 374 o C, Pcr = 22,1 MPa, vcr = 0,001 m 3 /kg.

Nakon prelaska gornje granične krivulje (x = 1), izobare, glatko konjugiraju s ravnim segmentima područja zasićenja, počinju dobivati konveksnost usmjerenu prema dolje, a izoterme se oštro okreću udesno, asimptotski težeći horizontalama. Potonje se objašnjava činjenicom da se pregrijana para, udaljavajući se od područja zasićenja i pada tlaka, po svojim svojstvima približava idealnom plinu, za koji je entalpija nedvosmislena funkcija temperature.

Pomoću h, s dijagrama možete odmah pronaći numeričke vrijednosti za šest termodinamičkih parametara s dovoljnom točnošću za inženjersku praksu: h, s, v, p, t, x. Preostale potrebne termodinamičke veličine, kao što su rad i toplina, kao i promjene unutarnje energije, lako se izračunavaju pomoću pronađenih parametara.

H-s dijagram prikazan je u dodatku.

Riža. 1.6. h-s – dijagram vodene pare

Tema 1.2. Izmjena topline

Teorija prijenosa topline proučava spontane ireverzibilne procese prijenosa topline u prostoru s nejednolikim temperaturnim poljem. U teoriji prijenosa topline procesi prijenosa topline označavaju proces izmjene unutarnje energije između elemenata sustava u obliku topline. Unutarnja energija tijela s višom temperaturom opada, a energija tijela s nižom temperaturom raste.

Spontani proces prijenosa topline u prostoru događa se pod utjecajem temperaturne razlike i usmjeren je prema smanjenju temperature. Zakoni prijenosa topline i kvantitativne karakteristike tog procesa proučavaju se u teoriji prijenosa topline.

U prirodi postoje tri glavna načina prijenosa topline: toplinska vodljivost, konvekcija i toplinsko zračenje.

Toplinska vodljivost– molekularni prijenos topline tijekom izravnog kontakta molekula, atoma, iona, slobodnih elektrona s različitim temperaturama. U svom čistom obliku, toplinska vodljivost javlja se u čvrstim tijelima i nepokretnim slojevima tekućine i plina.

Konvekcija– proces prijenosa topline, tvari, količine gibanja pri premještanju volumena tekućine ili plina u prostoru iz područja s jednom temperaturom u područje s drugom temperaturom. Konvekcijski prijenos topline uvijek se događa zajedno s toplinskom vodljivošću.

Toplinsko zračenje – proces širenja topline elektromagnetskim valovima. U tom slučaju se unutarnja energija tijela (okoline) pretvara u energiju zračenja. Toplinsko zračenje određeno je samo temperaturom i optičkim svojstvima tijela koje emitira.

U prirodi i tehnici elementarni procesi širenja topline - toplinska vodljivost, konvekcija i toplinsko zračenje vrlo se često odvijaju zajedno.

Konvekcijski prijenos topline je proces kombiniranog prijenosa topline konvekcijom i toplinskom vodljivošću tekućine ili plina.

Konvekcijski prijenos topline (prijenos topline)– ovo je konvekcijska izmjena topline između protoka tekućine ili plina i površine koju oni operu.

Prijenos topline i mase zbog kombiniranog prijenosa topline zračenjem i toplinske vodljivosti naziva se radijacijski provodljiv. Ako se prijenos topline dodatno provodi konvekcijom, tada se ovaj proces naziva radijacijsko-konvektivne.

Prijenos topline– proces izmjene topline između dvaju medija (tekućina, plinovi) preko površine koja ih razdvaja, a koji se odvija zajedničkim djelovanjem toplinske vodljivosti, konvekcije i toplinskog zračenja. Cijevi za proizvodnju pare kotlovske jedinice, na primjer, primaju toplinu od proizvoda izgaranja goriva kao rezultat radijacijsko-konvektivne izmjene topline. Kroz sloj vanjskog onečišćenja, metalnu stijenku i sloj kamenca, toplinska vodljivost prenosi toplinu. Toplina se prijenosom topline prenosi s unutarnje površine cijevi na vodu koja ju pere.

Procesi prijenosa topline mogu se odvijati u različitim sredinama, čistim tvarima i različitim smjesama, sa ili bez promjene agregatnog stanja tekućina itd. Ovisno o tome prijenos topline odvija se na različite načine i opisuje se različitim jednadžbama.

Toplinska vodljivost

Toplinska vodljivost zove se molekularni prijenos topline mikročesticama uzrokovan temperaturnim razlikama. Proces toplinske vodljivosti promatra se u svom čistom obliku u čvrstim tvarima. Molekule, atomi, elektroni i druge mikročestice kreću se brzinama proporcionalnima njihovoj temperaturi. Zbog međusobne interakcije, mikročestice koje se brzo kreću predaju svoju energiju sporijima, prenoseći toplinu iz zone s visokom temperaturom u zonu s nižom temperaturom.

U čvrstim metalnim tijelima toplinska vodljivost nastaje zbog kretanja slobodnih elektrona.

U ekstrametalnim krutinama (osobito izolacijskim materijalima), u kojima praktički nema slobodnih elektrona, prijenos topline događa se zbog vibracija atoma i molekula.

U plinovima je mikrostrukturno gibanje nasumično gibanje molekula, čiji se intenzitet povećava s porastom temperature.

Teorija toplinske vodljivosti u čvrstim tijelima temelji se na Fourierovom zakonu:

(1.23)

gdje je Q količina prenesene topline po jedinici vremena, W;

Gradijent temperature, K/m;

n – normala na izotermnu površinu tijela;

F – površina okomita na smjer širenja topline, m2;

λ – koeficijent toplinske vodljivosti, W / (m K).

Koeficijent toplinske vodljivosti λ, koji karakterizira sposobnost određene tvari da provodi toplinu, ovisi i o njezinoj prirodi i o njezinom agregatnom stanju.

Na koeficijent toplinske vodljivosti može značajno utjecati temperatura, a kod poroznih materijala gustoća i vlažnost.

Vrijednosti λ za različita tijela ovisno o temperaturi date su u referentnoj literaturi.

Pri proučavanju procesa toplinske vodljivosti u čvrstim tijelima koristi se Fourier-Kirchhoffova diferencijalna jednadžba:

(1.24)

gdje je koeficijent toplinske difuzije, m 2 /s.

Koeficijent toplinske difuzije je fizikalna veličina koja karakterizira brzinu promjene temperature u određenoj tvari.

Ako temperaturno polje ne ovisi o vremenu, tada se zove stacionarni i opisuje se sljedećom jednadžbom:

Ova jednadžba je polazna pri rješavanju problema stacionarnog provođenja topline. Na primjer, iz ove jednadžbe dobivamo izraz za temperaturna polja u jednoslojnom zidu:

Ovdje je R toplinski otpor:

U slučaju ravnog zida

U slučaju cilindričnog zida

gdje je δ debljina ravne stijenke;

d 2, d 1 – vanjski i unutarnji promjer cilindra;

t 1, t 2 – temperatura na unutarnjim i vanjskim površinama tijela.

1.2.2. Konvekcijski prijenos topline (prijenos topline)

Opće odredbe.Konvektivni prijenos topline je složen proces u kojem se toplina prenosi uslijed gibanja volumena tekućine (plina) i istovremeno zbog toplinske vodljivosti između neravnomjerno zagrijanih čestica tekućine. Razlog konvektivnog prijenosa topline je neravnomjernost temperaturnog polja unutar tekućeg ili plinovitog medija (rashladne tekućine). Matematička analiza konvektivnog prijenosa topline izuzetno je složena.

Odvođenje topline karakterizira konvektivnu izmjenu topline između toka
sudjeluje pokretna tekućina (plin) i njome oprana površina tijela
rad energetske opreme i određuje njegovu učinkovitost.

Newtonov zakon

Praktični proračuni prijenosa topline temelje se na Newtonov zakon
Bogataš, dobivenih na temelju generalizacije eksperimentalnih podataka. Prema tome
Prema zakonu, ukupni protok topline Q, W koji se predaje u procesu prijenosa topline, proporcionalan je površini izmjene topline F i razlici temperature između površine tijela t c i okolnog medija t w (temperaturni tlak) :

, (1.26)

gdje je α - koeficijent prolaza topline, karakteriziraju intenzitet procesa izmjene topline. Dimenzija α je W/(), tj. to je količina topline koju u jedinici vremena predaje jedinica površine tijela kada je temperaturna razlika između površine tijela i sredstva za pranje jedan stupanj.

Temperaturna razlika u odnosu (1.26) uzeta je u apsolutnoj vrijednosti, uzimajući u obzir da se toplina spontano širi u smjeru pada temperature.

Vrijednost koeficijenta prolaza topline α na složen način ovisi o mnogim čimbenicima: prirodi i načinu gibanja, termofizičkim svojstvima tekućine, temperaturi, obliku i veličini površine za izmjenu topline, njezinom položaju u prostoru itd.

Prema prirodi nastanka razlikujemo slobodno (prirodno) i prisilno kretanje tekućine. Prisilno kretanje stvaraju vanjski izvori (pumpa, ventilator itd.); slobodno kretanje nastaje zbog razlike u gustoćama zagrijanih i hladnih slojeva tekućine, tj. pod utjecajem Arhimedovih sila.

Način kretanja fluida je od odlučujuće važnosti u procesima prijenosa topline, jer određuje fizički mehanizam prijenosa topline. Dva su karakteristična načina gibanja - laminarno i turbulentno. U laminarnom načinu rada čestice tekućine kreću se duž uređenih putanja čiji je izgled određen oblikom granica tijela. Prijenos topline nastaje zbog kontakta čestica i slojeva tekućine, tj toplinska vodljivost. U turbulentnom režimu, čestice tekućine se kreću nasumično duž slučajnih putanja koje se brzo mijenjaju tijekom vremena; prijenos topline događa se uglavnom zbog intenzivnog kretanja čestica tekućine, tj. zbog konvekcije.

Iz tečaja dinamike fluida poznato je da strujanje viskoznog fluida duž strujne površine može biti laminarno ili turbulentno. Inhibirani sloj u blizini čvrste površine naziva se granični. Unutar laminarnog sloja toplina se prenosi zbog kaotičnog kretanja molekula, odnosno toplinske vodljivosti tekućine. U turbulentnom graničnom sloju velike se čestice tekućine kreću po njemu i prenose toplinu, a intenzitet prijenosa topline raste.

Od niza fizikalnih svojstava tekućine, sljedeći parametri imaju najveći utjecaj na proces prijenosa topline: gustoća ρ l, kinematička viskoznost ν l, koeficijent toplinske vodljivosti λ l, toplinska difuzivnost a l , toplinski kapacitet s . Osim toga, koeficijent prolaza topline ovisi o brzini strujanja, geometrijskim dimenzijama, obliku i položaju tijela.

Problem proračuna konvektivnog prijenosa topline je određivanje koeficijenta
prijenos topline α.

1.2.2.2. Osnove teorije sličnosti

Vrijednost α ovisi o nizu faktora koji utječu na sam proces prijenosa topline. To uključuje brzinu kretanja tekućine, fizikalna svojstva rashladne tekućine, hidrodinamičke karakteristike protoka, geometrijski oblik i dimenzije površine za izmjenu topline itd.:

Pri proučavanju konvektivnog prijenosa topline veliku pomoć pruža teorija sličnosti, na temelju koje su utvrđene skupine sličnih pojava i generalizirane varijable - brojevi (kriteriji) sličnosti koji karakteriziraju tu skupinu pojava. Ovi brojevi sličnosti sastoje se od različitih fizičkih parametara i bezdimenzionalni su.

– kinematička viskoznost tekućine, m 2 /s;

g – ubrzanje slobodnog pada, m/s 2 ;

a je koeficijent toplinske difuzije tekućine, m 2 / s;

– temperaturni koeficijent volumetrijske ekspanzije, 1/K (za plinove, za tekućine vrijednosti su preuzete iz referentne literature);

w – brzina strujanja fluida, m/s.

Ovisno o geometrijskom obliku površine za izmjenu topline, kao određujuća veličina l biraju se sljedeći parametri:

Za cijevi i kugle određujuća linearna dimenzija je
promjer d;

Za okomite cijevi velikog promjera i ploče - visina H;

za vodoravne ploče - najmanja dimenzija ploče (ako je grijaća strana ploče okrenuta prema gore, tada se vrijednost koeficijenta α mora povećati za 30% u odnosu na zadanu, ako je grijaća strana okrenuta prema dolje, tada je vrijednost treba smanjiti za 30%).

Budući da fizikalne veličine uključene u brojeve sličnosti ovise o temperaturi, vrijednosti ovih brojeva izračunavaju se na temperaturi, koja se u nastavku naziva temperatura koja određuje.

Klasifikacija Problemi o uvjetima konvektivnog prijenosa topline omogućili su razlikovanje dvije glavne vrste konvektivnog prijenosa topline:

▪ izmjena topline bez promjene agregatnog stanja (prisilna konvekcija i slobodna konvekcija) tekućine;

▪ izmjena topline kada se mijenja agregatno stanje (vrenje i kondenzacija) tekućine.

S druge strane, svaka od ovih vrsta konvektivne izmjene topline (ključanje, kondenzacija, prisilna i slobodna konvekcija) ima svoje sorte.

Na primjer, možemo prikazati red veličine, α, W/(m 2 K) za različite uvjete konvektivnog prijenosa topline:

Općenito, koeficijent prijenosa topline definiran je kao

Pri rješavanju problema konvektivnog prijenosa topline Nusseltov kriterij se najčešće daje u kriterijskom obliku u obliku

gdje su eksponenti n 1, n 2, n 3 i Abylijev faktor proporcionalnosti dobiveni obradom eksperimentalnih podataka.

PREDAVANJE br.8.

Obrasci kemijskih reakcija

Uvod u termodinamiku. Pojam entropije, entalpije, Gibbsove energije. Mogućnost nastanka kemijskih reakcija. Entalpijski i entropijski faktori procesa.

Kemijska termodinamika

Pitanje je li ova ili ona spontana reakcija u načelu moguća pod određenim uvjetima razmatra kemijska termodinamika. Na primjer, eksplozija baruta (salitre, sumpora i ugljena) nije moguća sama od sebe. U normalnim uvjetima reakcija se ne događa. Za početak vam je potreban t°, odnosno udarac.

Kemijska termodinamika razmatra prijelaz sustava iz jednog stanja u drugo, potpuno zanemarujući mehanizam prijelaza. Razmatra se kako se odvija prijelaz polaznih tvari u produkte reakcije i kako brzina ovisi o uvjetima reakcije kemijska kinetika. Ako je reakcija termodinamički zabranjena, onda je besmisleno razmatrati njenu brzinu, ova reakcija ne teče spontano.

Ako je reakcija termodinamički moguća, tada se brzina može promijeniti, na primjer, uvođenjem katalizatora. Teorije, zakoni, numeričke karakteristike potrebne su za kontrolu reakcija: usporavanje procesa korozije metala ili sastavljanje sastava raketnog goriva itd.

Termodinamika - znanost o pretvaranju jedne vrste energije i rada u drugu. Postoje 3 principa termodinamike.

Kemijska se zove termodinamika s obzirom na pretvorbu energije i rad u kemijskim reakcijama. Da biste to učinili morate znati državna funkcija.

Državna funkcija naziva se takva promjenjiva karakteristika sustava koja ne ovisi o pretpovijesti sustava i promjena u kojoj tijekom prijelaza sustava iz jednog stanja u drugo ne ovisi o tome kako je ta promjena izvršena.

(Sizif, planina,

ΔE kamena na planini je funkcija stanja)

ΔE – potencijalna energija

ΔE = mg(h 2 -h 1)

Da biste koristili funkcije stanja, morate definirati sama stanja.

Opcije statusa

P-pritisak
V – volumen	dio prostora koji sustav zauzima.
ν – broj molova	; ;
T – temperatura	Za idealan plin, T = 273,16 K za trostruku točku vode.
T˚ - standardni t˚	T˚ = 25˚S = 298,16 K
R˚ - standardni R	R˚ = 1 atm = 760 mm Hg. = 101,3 kPa

Statusne funkcije

U – unutarnja energija
H – entalpija
S – entropija
G – Gibbsova energija

A i Q, tj. rad i toplina su dvije funkcije kojima se bavi termodinamika, ali koje nisu funkcije stanja.

Svaki sustav čiji prijelaz iz jednog stanja u drugo razmatra termodinamika može imati:

ja stalan volumen(tj. npr. zatvorena ampula), V – konst.

Procesi koji se odvijaju pri konstantnom volumenu nazivaju se izohorni, (izohorno).

II stalni pritisak. izobarni procesi (izobarni), P – konst.

III konstantnot˚. izotermna procesa, T – konst.

Nazivaju se procesi koji se odvijaju u sustavu u uvjetima kada nema izmjene topline između sustava i vanjske okoline adijabatski.

Toplina koju sustav primi smatra se pozitivnom, a toplina koju sustav otpusti u vanjsku okolinu smatra se negativnom. Toplina je određena brojem J (kJ).

Prvi zakon termodinamike. Entalpija.

Prvi zakon termodinamike je zakon održanja i transformacije energije.

promjena unutarnje energije sustava jednaka je razlici između količine topline koju sustav primi iz okoline i količine rada koji sustav izvrši na okolinu.

ΔU - u kemijskoj reakciji - je promjena unutarnje energije sustava kao rezultat pretvorbe određenog broja molova polaznih tvari u određeni broj molova produkata reakcije.

(razlika između energija završnog i početnog stanja).

Zatim

Ako je reakcija izohorna, onda V-const i
(tj. količina topline koju sustav prima ili otpušta).

Ako je reakcija izobarna, tada se odvija pri konstantnom vanjskom tlaku:

Zatim

Većina kemijskih reakcija odvija se u izobarnim uvjetima, tj. potrebno je odrediti Q P i rad rastezanja (sabijanja).

Kako bi se pojednostavila situacija u termodinamici, usvojena je nova funkcija - entalpija N.

Promjena entalpije u reakciji bit će jednaka:

Uzimajući u obzir jednadžbu (1), dobivamo

a budući da se reakcija odvija u izobarnim uvjetima, tada je P = konst
.

, ali mi to znamo
, zamijenimo:

, Zatim

, tj. razlika između toplinskih učinaka iste reakcije mjerenih pri konstantnom tlaku i konstantnom volumenu jednaka je radu širenja. Stoga je promjena entalpije jedinstveno povezana s količinom topline koju sustav primi ili otpusti tijekom izobarnog prijelaza, a promjena entalpije ΔH obično se uzima kao mjera toplinskog učinka kemijske reakcije.

Toplina vatre, kalcinacija vapnenca, fotosinteza biljaka i elektroliza primjeri su razmjene različitih oblika energije.

Toplinski učinak kemijske reakcije je promjena energije tijekom izobarnog prijelaza određenog broja molova polaznih tvari u odgovarajući broj molova produkata reakcije.(u J ili kJ).

Mjeri se promjenom entalpije tijekom prijelaza sustava iz stanja polaznih tvari u produkte reakcije. U ovom slučaju zadržava se termin egzo i endotermna reakcija. Mjereno kalorimetrom. Toplinski učinci reakcija koje se odvijaju u smjeru naprijed i nazad jednaki su po veličini i suprotnog predznaka.

H 2 + Cl 2 = 2HCl ΔH = – 184 kJ

2HCl = H 2 + Cl 2 ΔN = + 184 kJ

Temeljni zakon termokemije formulirao je Hess 1840. godine.

T
Toplinski učinak reakcije ovisi samo o stanju polazne i konačne tvari i ne ovisi o broju međufaza.

Za dobivanje 1 mola CO 2 potreban je 1 mol C (s) i 1 mol O 2 (g).

Sumirajući faze i entalpije svih faza, nalazimo da:

Taj se proces naziva ciklusom. Da bi se izračunao toplinski učinak reakcije, potrebno je poznavati entalpiju razgradnje polaznih tvari i entalpiju stvaranja produkata reakcije iz jednostavnih tvari. Ali oni su jednaki po veličini, a različiti po predznaku, pa je dovoljno znati jednu entalpiju. Jer entalpija ovisi o njegovom stanju i uvjetima, tada se sva stanja i uvjeti smatraju istima, koji se nazivaju standardni.

t˚ = 25˚S, R = 101,3 kPa

t˚ učinak kemijske reakcije jednak je Razlike zbroj toplina nastajanja produkata reakcije i zbroj toplina nastajanja polaznih tvari.

Prijelaz iz standardnog stanja u bilo koje drugo prati povećanje entalpije, tj. endotermni toplinski učinak.

jednostavne tvari jednake su nuli.

Zove se standardna entalpija (toplina stvaranja).

(˚) – znači da su sve tvari u standardnim stanjima.

Entalpija stvaranja složene tvari iz jednostavnih tvari toplinski je učinak reakcije nastanka određene tvari iz jednostavnih tvari u standardnim stanjima, a odnosi se na 1 mol nastale tvari. . (f– formacija – obrazovanje).

Entropija

Entropija (S) je proporcionalna logaritmu termodinamičke vjerojatnosti (W) stanja sustava.

H – Boltzmannova konstanta

Entropija je mjera neuređenosti sustava. Enpropija se uvodi kao funkcija stanja, čija je promjena određena omjerom količine topline koju sustav prima ili otpušta pri t – T.

Ako sustav prima određenu količinu topline pri konstantnom t˚, tada sva toplina odlazi na povećanje nasumičnog, kaotičnog kretanja čestica, tj. povećanje entropije.

II Drugi zakon termodinamike

Drugi zakon termodinamike kaže da se u izoliranom sustavu spontano mogu dogoditi samo procesi koji dovode do povećanja entropije.(poremećen sustav).

Isparavanje etera iz ruke događa se spontano s povećanjem entropije, ali se toplina za takav prijelaz oduzima ruci, tj. proces je endoterman.

III Treći zakon termodinamike

Entropija idealnog kristala na apsolutnoj nuli je nula. Ovo je treći zakon termodinamike.

S˚ 298 – standardna entropija, J/(k mol).

Ako je ΔH velik, onda je ΔS mali. Ali nije uvijek tako. Gibbs je u termodinamiku uveo novu funkciju stanja - Gibbsovu energiju - G .

G = H – TS ili ΔG = ΔH – TΔS

U svakom zatvorenom sustavu pri konstantnim P i T moguć je takav spontani proces koji dovodi do smanjenja Gibbsove energijeΔG i entalpija. ... Gibbs. Entalpija I entropijski čimbenici, njihov utjecaj na propuštanje reakcije na niskim i visokim temperaturama. 18. Evaluacija mogućnosti i uvjetima teći reakcije ...

Ovaj priručnik mogu koristiti za samostalan rad studenti nekemijskih specijalnosti

Dokument

Prevladavajući faktor a. energija Gibbs služi kao kriterij za spontano teći kemijski reakcije kod izobara – izoterma procesima. Kemijski reakcija temeljno moguće, Ako energije Gibbs smanjuje se...

Metodičke upute Nastava za kolegij Teorijske osnove kemije sastoji se od predavanja, seminara, laboratorijskih vježbi, kolegija i domaćih zadaća.

Smjernice

... Koncept oko entropija, apsolutni entropija tvari (S°t) i entropija procesima(S°t). energija Gibbs kao mjera kemijski afinitet. Promijeniti energije Gibbs u različitim procesima, entropijski I entalpijski čimbenici. Izračun G°298 i S °298 procesima ...

Smjernice

... N reakcije. Koncept oko entropija. Apsolutno entropija i njegovu ovisnost o građi tvari. Promijeniti entropija u različitim procesima. energija Gibbs, njezina veza s entropija I entalpija. Entalpija I entropijski čimbenici postupak ...

Program prijamnog ispita za magisterij smjera 050100 Prirodoslovno obrazovanje

Program

... procesima. Energija i fokus kemijski procesima Kemijski termodinamika. Osnovni, temeljni koncepti termodinamika: sustav, postupak, parametar, stanje. Funkcije statusa sustava: Interno energije I entalpija ...

Toplinski kapacitet i njegove vrste. Specifični toplinski kapacitet S nazvati količinu topline d, koji je potreban za promjenu temperature jedinice količine tvari za jedan stupanj: S = d/bT, s = dg/dT.

Ovisno o načinu mjerenja jedinične količine tvari, naravi termodinamičkog procesa i veličini temperaturnog intervala, razlikujemo nekoliko vrsta toplinskih kapaciteta.

1. Ovisno o jedinici količine tvari (1 kg, 1 m 3, 1 mol), toplinski kapacitet je masa S[J/(kg-K)], volumetrijski S"[J/(m 3 - K)] i molarni s [JDmol-K)].

Veza između njih izražena je sljedećim odnosom:

gdje je pH gustoća u normalnim fizičkim uvjetima.

Količina topline se prema tome određuje formulom

Gdje m- masa plina, kg; U n- volumen plina smanjen na normalne fizičke uvjete; P- broj molova plina.

2. Toplinski kapacitet ovisi o prirodi procesa i svojstvima plina. Ovisno o načinu opskrbe toplinom, razlikujemo toplinski kapacitet pri stalnom tlaku (izobarni). sa str i toplinski kapacitet pri konstantnom volumenu (izohorno) c v . Pojmovi "toplinski kapacitet pri konstantnoj temperaturi" i "adijabatski toplinski kapacitet" rijetko se koriste, od kada T= konst S= d^/O = oo, a kada dg= 0 s = O/d/ = 0.

Davne 1842. godine jedan od utemeljitelja zakona održanja i transformacije energije R. Yu. Mayer utvrdio je da

Fizičko značenje ove ovisnosti lako je razumjeti. Ako zagrijemo 1 mol (ili 1 kg) plina u cilindru iznad klipa za jedan stupanj pri stalnom volumenu, t.j. uz fiksni nepomični klip potrebno je potrošiti količinu topline s tobom tada će se pri stalnom tlaku ovoj količini topline dodati rad c/?? (ili I), što će ekspandirajući plin izvesti gurajući otpušteni klip.

Stav Do = c p /c v naziva se adijabatski eksponent. Imajte na umu da znajući Do a pomoću jednadžbi (1.5) može se odrediti

3. Budući da se toplinski kapacitet mijenja s temperaturom, ovisno o rasponu temperature razlikuju se stvarna (c) i prosječna (c t) specifična toplina. Pravi toplinski kapacitet je onaj koji odgovara infinitezimalnom temperaturnom rasponu: c = dq/dT, a prosjek je toplinski kapacitet koji odgovara konačnom rasponu temperature: s t = q/(T 2- G)).

Ovisnost toplinskog kapaciteta o temperaturi može se izraziti numeričkim nizom u kojem su prva dva člana od primarne važnosti:

Gdje a, b, d- konstante, ovisno o prirodi plina.

Eksperimentalno je utvrđeno da toplinski kapacitet stvarnih plinova također ovisi o tlaku, čiji je utjecaj na visokim temperaturama karakterističnim za proizvode izgaranja u toplinskim motorima (1000 ... 2000 ° C) beznačajan. Pri proračunu parnih strojeva, turbina i pretvarača topline ne može se zanemariti utjecaj tlaka na toplinski kapacitet.

U praktičnim proračunima tablični podaci prosječnih toplinskih kapaciteta u temperaturnom području od 0 do ja U ovom slučaju, količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg radnog fluida od 0 do /, ili do / 2, bit će

Ovdje s^0 i sa? 0 - tablične vrijednosti toplinskih kapaciteta u temperaturnim rasponima (0.../]) i (0.../ 2).

Količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg tijela iz t x do / 2, definira se kao razlika:

Entalpija. U nekim slučajevima ispada da je preporučljivo kombinirati parametre I I pv u zajednički kalorijski parametar koji se zove entalpija:

Entalpija je termodinamička funkcija koja ima značenje ukupne (unutarnje i vanjske) energije sustava. Sastoji se od unutarnje energije I i elastična energija p.v. uzrokovane prisutnošću vanjskog pritiska okoline R, oni. pv postoji rad koji se mora utrošiti za uvođenje radnog fluida volumena v u okolinu pod pritiskom R.

Za idealan plin vrijede sljedeće relacije:

Na R= const može se dobiti:

Izdiferenciravši se i - i + pv i zamjenom u diferencijalnu jednadžbu prvog zakona termodinamike za protok radnog fluida, možemo dobiti

Entalpija se mjeri u istim jedinicama kao toplina, rad i unutarnja energija (J/kg). Budući da je entalpija, poput unutarnje energije, funkcija stanja, njezina se apsolutna vrijednost može odrediti samo unutar određene konstante, proizvoljno odabrane kao referentna točka.

Prema međunarodnom sporazumu, za polazište vode i vodene pare uzima se tzv. entalpija. trostruka točka (T = 273,16 K i p = 0,0006 Pa), u kojem je moguće istovremeno postojanje triju faza: leda, tekućine i pare. Temperatura se može uzeti kao početna točka za entalpiju za plinove T- 0 K.

Drugi zakon termodinamike. Drugi zakon termodinamike, kao i prvi, eksperimentalni je zakon koji se temelji na stoljetnim opažanjima znanstvenika, ali je ustanovljen tek sredinom 19. stoljeća.

Promatranja prirodnih pojava pokazuju da je nastanak i razvoj prirodnih procesa koji se spontano odvijaju u njoj, a čiji se rad može koristiti za ljudske potrebe, moguć samo u odsutnosti ravnoteže između termodinamičkog sustava koji je uključen u proces i okoliša. Ove procese uvijek karakterizira jednosmjerni tok od višeg potencijala prema nižem (od više temperature prema nižoj ili od višeg tlaka prema nižoj). Kada se ovi procesi odvijaju, termodinamički sustav nastoji doći u ravnotežu s okolinom koju karakterizira jednakost tlaka i temperature sustava i okoline.

Iz opažanja prirodnih pojava također proizlazi da je potrebno utrošiti energiju posuđenu iz vanjskog okruženja da bi se proces natjerao da teče u smjeru suprotnom od smjera spontanog procesa.

Drugi zakon termodinamike je generalizacija navedenih odredbi i glasi kako slijedi.

1. Spontani tijek prirodnih procesa nastaje i razvija se u nedostatku ravnoteže između termodinamičkog sustava uključenog u proces i okoline.
2. Prirodni procesi koji se spontano odvijaju u prirodi, a čiji rad čovjek može koristiti, uvijek teku samo u jednom smjeru od višeg potencijala prema nižem.
3. Tijek spontano nastalih procesa odvija se u smjeru uspostavljanja ravnoteže termodinamičkog sustava s okolinom, a postizanjem te ravnoteže procesi prestaju.
4. Proces se može odvijati u smjeru suprotnom od spontanog procesa ako se energija za to posuđuje iz vanjskog okruženja.

Formulacije drugog zakona termodinamike koje su dali razni znanstvenici rezultirale su u obliku postulata dobivenih kao rezultat razvoja odredbi koje je izrazio francuski znanstvenik Sadi Carnot.

Konkretno, postulat njemačkog znanstvenika R. Clausiusa je da toplina ne može prijeći s hladnog tijela na toplo bez kompenzacije. Bit postulata engleskog znanstvenika W. Thomsona je da je nemoguće izvesti ciklus toplinskog stroja bez prijenosa određene količine topline s izvora topline s višom temperaturom na izvor s nižom temperaturom.

Ovu formulaciju treba shvatiti na sljedeći način: za rad stroja koji povremeno radi potrebno je da postoje najmanje dva izvora topline različitih temperatura; u tom slučaju samo dio topline preuzete iz izvora visoke temperature može se pretvoriti u rad, dok se drugi dio topline mora predati izvoru niske temperature. Izvor visoke temperature ponekad se naziva hladnjak ili gornji izvor topline, a izvor niske temperature ponekad se naziva hladnjak, donji izvor topline ili hladnjak.

Entropija. U termodinamici se koristi još jedan parametar stanja radne tekućine - entropija, uspostavljanje veze između količine topline i temperature (R. Clausius, 1850). Objasnimo ovaj parametar na temelju sljedećih razmatranja.

Jednadžba prvog zakona termodinamike može se napisati kao

U ovoj jednadžbi d q nije potpuni diferencijal, jer desna strana jednadžbe uključuje član d/, koji nije potpuni diferencijal, jer rad nije parametar stanja plina, već funkcija procesa. Kao rezultat, jednadžba se ne može integrirati u intervalu dva proizvoljno odabrana stanja plina.

Iz matematike je poznato da se svaki binom može prikazati kao totalni diferencijal ako se pomnoži s takozvanim integrirajućim faktorom.

Kada se pomnoži integrirajući faktor 1 /T(Gdje T- apsolutna temperatura), dana jednadžba ima oblik

Jednadžba (1.6) se može prikazati u malo drugačijem obliku, naime:

Izraz (1.7) pokazuje da je d q/T predstavlja ukupni diferencijal neke funkcije s(tj. d q/T= ds), koji je parametar stanja plina, jer ovisi samo o dva parametra stanja plina i stoga ne ovisi o načinu na koji je plin prešao iz jednog stanja u drugo. Ovaj parametar stanja plina općenito se naziva plinska entropija i označava se slovom S(J/C). Entropija po 1 kg plina naziva se specifična entropija plin i označava se slovom s[J/(kg-K)].

Ranije dana jednadžba d q = di - vdp je također nepotpuna diferencijalna jednadžba, jer d q nije totalni diferencijal. Međutim, ova se jednadžba, kada se pomnoži integrirajućim faktorom 1/7', može svesti na oblik potpune diferencijalne jednadžbe

Stoga,

S obzirom da za idealni plin pv = RT i stoga

jednadžba (1.8) za idealni plin može se transformirati na sljedeći način:

Nakon integracije poprimit će oblik

Promjena entropije u intervalu između dva plinska stanja (7 i 2) izražena jednadžbom

Iz jednadžbe (1.9) slijedi da je količina topline uključena u određeni termodinamički proces kada radni fluid prijeđe iz stanja 7 u stanje 2, može se izraziti na sljedeći način:

Taj se integral može izračunati ako je poznat funkcionalni odnos između Tns. Pomoću ove ovisnosti konstruiraju se krivulje u koordinatnom sustavu s- T, odražavajući određene termodinamičke procese.

Na temelju izraza (1.10) možemo zaključiti da za proces 1-2 (Sl. 1.5) područje 7- 2-s 2 - s b koji leži ispod krivulje koja predstavlja ovaj proces izražava količinu topline uključenu u ovaj proces.

Riža. 1.5.

Da biste odredili brojčane vrijednosti entropije, upotrijebite ishodište u T = 0 K, za koje je i 0 = 0.

Fizičko značenje entropije. Entropija se ne može mjeriti, njezino je značenje teško pokazati uz pomoć vizualnih pomagala, ali se može razumjeti iz sljedećih tumačenja.

1. Entropija je mjera vrijednosti topline, njezine iskoristivosti i tehnološke učinkovitosti. Možemo reći da je za izolirani sustav (grijač - radni fluid) As = 0, kada prima količinu topline od grijača q u3| = (f/G,) i manje to je to oni. što viši T išto više rada obavlja sustav.

Svakodnevno iskustvo pokazuje da je viša temperatura rashladne tekućine uz istu količinu topline q, oni. manja je entropija s = (q/T), to je toplina vrjednija, jer se može koristiti ne samo za obavljanje poslova, već i za tehnološke potrebe - taljenje metala, grijanje itd.

2. Entropija je mjera gubitka rada zbog ireverzibilnosti stvarnih procesa. Što je proces u izoliranom sustavu nepovratniji, entropija se više povećava s 2" 5, a veći udio energije se ne pretvara u rad, rasipajući se u okoliš.
3. Entropija je mjera nereda. Ako ustanovimo određenu mjeru poremećaja makrosustava - poremećaj smještaja i kretanja čestica D, onda možemo pisati s = k InZ).

Posljedično, povećanje nereda znači povećanje entropije, rasipanje energije. Kada se dovodi toplina, slučajnost toplinskog gibanja čestica se povećava, a entropija se povećava. Inače, hlađenje sustava na konstantan volumen znači oduzimanje topline iz njega, a time i entropije. U tom slučaju povećava se uređenost sustava, a smanjuje entropija. Kada se plin kondenzira u tekućinu, molekule zauzimaju specifičnije položaje, njihov redoslijed se naglo povećava, što odgovara naglom smanjenju entropije. Daljnjim smanjenjem temperature toplinsko gibanje postaje sve manje intenzivno, nered sve manji, a samim time i entropija sve manja. Kada tekućina prijeđe u krutinu, molekule (ioni) formiraju pravilne kristalne rešetke, tj. opet će se smanjiti nered, a s njim i entropija, itd. Ovaj obrazac nam omogućuje da pretpostavimo da će pri apsolutnoj temperaturi jednakoj nuli toplinsko gibanje potpuno prestati i da će se u sustavu uspostaviti maksimalni red, tj. nered i entropija će postati nula. Ova pretpostavka je u skladu s iskustvom, ali se ne može eksperimentalno potvrditi (budući da je apsolutna temperatura jednaka nuli nedostižna) i naziva se treći zakon termodinamike.

Stoga

Reverzibilni i ireverzibilni termodinamički procesi. Za

proučavanja termodinamičkih procesa uvode pojam ravnotežnih (reverzibilnih) procesa.

Stanje radnog fluida u kojem se tlak i temperatura, a time i specifični volumen u svim svojim točkama ne mijenjaju bez utjecaja vanjske energije u vremenu, nazivamo ravnotežno stanje.

Dosljedna promjena stanja radnog fluida koja se javlja kao rezultat energetske interakcije radnog fluida s okolinom naziva se termodinamički proces. Proces tijekom kojeg tijelo uzastopno prolazi kroz kontinuirani niz ravnotežnih stanja naziva se ravnoteža.

Reverzibilan proces naziva se termodinamički proces koji mu omogućuje da teče kroz ista ravnotežna stanja u smjeru naprijed i nazad, a u okolini ne ostaju nikakve promjene.

Ako navedeni uvjet nije ispunjen, proces se završava nepovratan. Primjer ireverzibilnog procesa je prijenos topline u parnom kotlu s plinova s temperaturom od 600...1000 °C na paru s temperaturom od 400...500 °C, budući da je obrnuti prijenos topline iz pare. na plinove bez promjene njihove temperature je nemoguće.

Reverzibilni procesi se ne promatraju u svom čistom obliku u prirodi i tehnici. Međutim, njihovo proučavanje je od velike važnosti, jer su mnogi stvarni procesi blizu reverzibilnih.