Քիմիական թերմոդինամիկա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Քիմիական թերմոդինամիկա, թերմոդինամիկայի բաժին, որը թերմոդինամիկական եղանակներով հետազոտում է քիմիական և ֆիզիկաքիմիական երևույթները, բացահայտում նյութի բաղադրությունից, ագրեգատային վիճակից և արտաքին պայմաններից (ջերմաստիճան, ճնշում և այլն) նրա թերմոդինամիկական հատկությունների կախվածության օրինաչափությունները։ Քիմիական թերմոդինամիկան հետազոտում է քիմիական ռեակցիաները, քիմիական հավասարակշռությունը, ֆազային անցումները (գոլորշիացում, բյուրեղացում, լուծում և այլն), սորբումը, այդ պրոցեսներին ուղեկցող ջերմային երևույթները, նյութերի ջերմաքիմիական և այլ հատկությունները[1][2]։ Քիմիական թերմոդինամիկա սկզբնավորվել է XIX դարի առաջին կեսում, երբ հայտնաբերվեց ջերմաքիմիայի հիմնական օրենքը (Հ․ Հեսս, 1840 թվական)։ Ավելի ուշ քիմիական ռեակցիաների համար կիրառվեց թերմոդինամիկայի երկրորդ սկզբունքը, ստեղծվեց քիմիական ռեակցիաների և լուծույթների թերմոդինամիկան, հայտնաբերվեցին թերմոդինամիկայի երրորդ սկզբունքը (1906 թվական) և թերմոդինամիկական ակտիվությունների եղանակը (Դ․ Լյուիս, 1907 թվական)։ Քիմիական թերմոդինամիկաի հետագա զարգացումը կապված է քիմիական ռեակցիաներով համակարգերի ոչ հավասարակշռային թերմոդինամիկայի ստեղծման հետ (բելգիացի գիտնական Ի․ Պրիգոժին, 1948 թվական)։ Քիմիական թերմոդինամիկան քիմիական համակարգի վիճակները և հատկություններն ուսումնասիրելու համար այն մտովի անջատում է շրջապատից, առանձնացնում, այսպես կոչված, թերմոդինամիկական համակարգ։ Դրանք մակրոհամակարգեր են, որոնք բաղկացած են մեծ թվով մոլեկուլներից, ատոմներից, իոններից և այլ միկրոմասնիկներից։ Թերմոդինամիկական համակարգի վիճակների և հատկությունների այն փոփոխությունները, որոնց հետևանքով փոխվում են համակարգի վիճակի ֆունկցիաները, պարամետրերը, էներգիան և բնութագրական մյուս մեծությունները, կոչվում են պրոցեսներ։ Համակարգում ընթանում են նրա առանձին մասերի պարամետրերի միջև եղած տարբերությունները վերացնող պրոցեսներ, որի հետևանքով համակարգում հաստատվում է թերմոդինամիկական հավասարակշռություն։ Թերմոդինամիկական համակարգերը լինում են բաց, փակ և մեկուսացված։ Բաց համակարգերի և միջավայրի միջև կարող են տեղի ունենալ էներգիայի, զանգվածի և այլ վւոխանակություններ, փակ համակարգերի դեպքում բացառվում են զանգվածի փոփոխանակությունները, մեկուսացվածների դեպքում՝ ամեն մի փոխանակություն։ Քիմիական թերմոդինամիկաի տեսական հիմքը թերմոդինամիկայի սկզբունքները և նրանցից բխող հետևություններն են։ Թերմոդինամիկայի առաջին սկզբունքն ընկած է ջերմաքիմիայի հիմքում[3][4]։ Նրանից բխող Հեսսի օրենքը թույլ է տալիս հաշվել քիմիական ռեակցիայի ջերմային էֆեկտը, կանխատեսել նրա իրականացման հնարավորությունը և ընթացքի ուղղությունը։ Հաշվումներում օգտագործվում են առաջացման ջերմության և այրման ջերմության փորձնական եղանակներով ստացված արժեքները։ Թերմոդինամիկայի երկրորդ սկզբունքի վրա է հիմնված քիմիական հավասարակշռության տեսությունը։ Այդ սկզբունքը թույլ է տալիս կանխագուշակել տվյալ պայմաններում քիմիական պրոցեսի ինքնաբերաբար ընթանալու հնարավորությունը և ուղղությունը, արտաքին պայմանների փոփոխությունների ներգործությունը հավասարակշռված համակարգի վրա։ Քիմիական թերմոդինամիկաում լայնորեն օգտագործվում են թերմոդինամիկական պարամետրեր և առնչություններ (էնտրոպիա, Դիբբսի ազատ էներգիա, էնթալպիա)։ Ոչ հավասարակշռային քիմիական թերմոդինամիկան հնարավորություն տվեց իրականացնել արագ ընթացող և այլ անդարձելի քիմիական պրոցեսների (պայթյուն և այլն) հաշվումները և զգալիորեն ընդլայնեց քիմիական թերմոդինամիկաի կիրառման շրջանակները։ Քիմիական հավասարակշռությունների հաշվումների համար կարևոր նշանակություն ունի թերմոդինամիկայի երրորդ սկզբունքը, որը թույլ է տալիս զուտ ջերմաքիմիայի եղանակներով որոշել նյութի էնտրոպիան և կատարել մի շարք գործնական նշանակություն ունեցող հաշվումներ։ Քիմիական թերմոդինամիկաում օգտագործվող փորձարարական հիմնական եղանակներն են՝ կալորիաչափությունը, էլեկտրաքիմիական շղթաների էլշուի, գազային համակարգերի ճնշման փոփոխության, հագեցած գոլորշիների ճնշման և այլ չափումները։ Քիմիական թերմոդինամիկաում հաշվումների համար օգտագործվում են նյութերի և լուծույթների հատկությունների (էնտրոպիա, էնթալպիա, ջերմունակություն) և առնչությունների թերմոդինամիկական աղյուսակները։ Քիմիական թերմոդինամիկաի եղանակները լայնորեն օգտագործվում են կենսաբանության, երկրաբանության մեջ և մետալուրգիայում։

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 12, էջ 450 CC-BY-SA-icon-80x15.png