Сторінка
2

Закони термодинаміки і термодинамічні величини (функції) системи

Наведемо приклади використання таблиць для оцінки енергії сон­ця , поглиненої рослиною за утворення 1t біомаси. Звернімося до відомої реакції фотосинтезу глюкози:

.

Випишемо з табл. 13 значення стандартних ентальпій утворення сполук реакції, пам’ятаючи, що для простих сполук . Для реагентів: СО2 (– 393); Н2О (– 295,8). Для продукту: С6Н12О6 (– 1276); О2 (О).

Табл. 13

Таблиця 14

СТАНДАРТНА МОЛЯРНА ЕНТАЛЬПІЯ ЗГОРЯННЯ РЕЧОВИН ЗА 298 К І ТИСКУ

Ентальпія реакції фотосинтезу дорівнюватиме різниці між cумою сполук продукту реакції і сумою ентальпій утворення реагентів. У цій конкретній реакції ентальпія становитиме:

. Отже, =. Відповідно на 1t біомаси (глюкози) кількість поглиненої сонячної енергії визначимо через пропорцію . Ця енергія еквівалентна 4500 електроенергії або 500 літрам бензину.

Підсумуємо визначення поняття ентальпії. Так само, як і внутрішня енергія, ентальпія характеризує стан речовини, але включає енергію, що витрачається на переборення зовнішнього тиску за її розширення, тобто на роботу розширення. Як і внутрішня енергія, ентальпія визначається станом системи і не залежить від шляху переходу з одного стану в інший. У системах, що в них у процесі переходу з одного стану в інший зміна об’єму незначна (тверді тіла, рідини), різниця між і буде також незначною (величина буде незначною порівняно з ).

Відкриття першого закону термодинаміки — перетворення тепла в роботу, до якого вчені наближались протягом життя кількох поколінь, завершилось працями Мейєра і Джоуля. Відкрилися нові горизонти пізнання природи, але саме цей закон водночас і позбавив людство фантастичної мрії — винайти засіб отримати роботу без витрати енергії. Від того часу патентні служби всіх країн світу відмовились реєструвати винаходи «вічного двигуна — perpetuum mobile». Розпрощавшись назавжди з такою мрією, людство задалося вже іншим питанням: як саме все тепло, котре надходить у систему, перетворити на роботу? Чи можливо це?

Відповідь дає другий закон термодинаміки, честь відкриття якого належить французькому інженерові і науковцю-фізику С. Карно (1796 — 1832). Цікаво, що С. Карно для розрахунку теплової машини використав помилкову ідею уявлення про тепло як про речовину, що тече від одного тіла до іншого. Сам він працював над водяними двигунами (водяні млини та інші машини такого роду), котрі працювали через різницю рівнів води «на вході» і «на виході». Уподібнивши теплові машини водяним, С. Карно, котрому не було ще 30 років, сформулював, на перший погляд просту, але справді геніальну думку: для виконання роботи тепловою машиною необхідна різниця температур робочого тіла (пари) «на вході» і «на виході» з машини. Як бачимо, аналогія з водяним двигуном визначила успіх підходу до відкриття другого закону термодинаміки.