Page 722 - Основы_химии

715

то мы заметим выделение тепла равное 50,05 б. кал. (на 1 грамм-атом
цинка), и это число покажет нам, насколько уменьшилась потенциальная
энергия реагирующих тел. Но, как известно, тот же химический процесс
происходит в гальваническом элементе Даниеля, при чем насчет потен­
циальной энергии химического сродства получается электрический ток,
который может произвести в электромоторе эквивалентную механическую
работу, носледняя же может быть превращена в динамомашине в электри­
ческую энергию, а полученный ток, пропущенный в противоположном на­
правлении (сравнительно с первоначальным), произведет электролиз соеди­
нения на составные первоначальные элементы. Произойдет процесс в обрат­
ном направлении: в гальваническом элементе на отрицательном электроде
цинк переходит в раствор, а на положительном электроде медь осаждается,
при пропускании же тока в обратном направлении цинк осаждается на
отрицательном, а медь растворяется на положительном.
Если химический процесс протекает как в том, так и в другом на­
правлении обратимым путем изотермически (т.-е. при одной и той же
постоянной температуре), то свободная энергия, переходящая во внешнюю
работу, равна уменьшению потенциальной энергии, и все могущее выде­
литься тепло превращается во внешнюю работу.
В других случаях только часть химической энергии может превра­
щаться во внешнюю работу (свободную энергию А), другая же часть (свя­
занная энергия) выделяется в виде тепла q.
Таким образом согласно первому закону имеем
- U = + Q = A' + q; (И)
где—U есть уменьшение потенциальной химической энергии системы, Q —
выделившееся тепло.
Уравнение (II) показывает, что в случае, если процесс нацело происхо­
дит необратимым путем, то вся химическая энергия превращается в тепло;
в других случаях только часть выделяющейся энергии может быть превра­
щена во внешнюю работу (А ), а другая часть выделится в виде тепла (q ),
1
1
при чем отношение между А' я q' будет зависить от условий, при которых
совершается процесс. Чем ближе он будет подходить к условиям обрати­
мого процесса, тем значительнее будет величина Ä, и тем меньше q'. При­
ведем опять пример с телом А. Подобно тому как тело .4 (с весом Р),
падающее (§ 5) в вязкой жидкости, может поднять тело В не равное
ему по весу, а несколько меньшее, и наибольшую работу оно совершит тогда,
когда тело В будет подобрано так, что тело А в конечной точке своего пути
будет обладать наименьшей скоростью, близкой к нулю. Потенциальная
энергия тела А превращается в работу поднятия тела В и в тепло, ко­
торое будет происходить от трения тела А при его движении через вяз­
кую жидкость и от кинетической энергии, которой оно обладает в конечном
состоянии. Можно подобрать вес тела Ii так, что кинетическая энергия
тела А в конечном состоянии будет приближаться к нулю, и тогда работа,
совершенная телом А, будет наибольшая.
Подобно этому, химическая энергия, выделяющаяся при каком-либо
процессе, может быть выделена в виде тепла и другая часть в виде
внешней работы, и работа производится наибольшая, когда она совершается
обратимым путем.
Различие в ходе одного и того же процесса, когда он происходит
с совершением внешней работы или без нее, заключается в том, что внеш­
няя работа химических сил действует замедляющим образом на ход реак­
ции, которая происходит поэтому менее бурно и с меньшим выделением
тепла, чем в том случае, когда она происходит беспрепятственно.