вые две задачи решаются методами
термодинамики, третья — законами кинетики.
Термодинамика.
Термодинамика изучает законы теплового равновесия и перехода
энергии из одной формы в другую, позволяет определить тепловые эффекты,
сопровождающие различные процессы, установить их возможности,
направление и пределы самопроизвольного течения.
Объектом термодинамического
исследования является система, характеризуемая параметрами
состояния. Всякое изменение в системе, связанное с изменением этих
параметров, называется процессом. Например, любой металлургический
агрегат — это сложная система, в которой параметрами состояния
являются: давление в рабочем пространстве печи, температура металла,
шлака, газовой фазы, футеровки печи, концентрации компонентов газовой
атмосферы, металла, шлака и т. д.
Для определения характеристик
процесса применяют термодинамические функции: энтропию S, изменение
которой наиболее просто характеризует процессы в изолированных
-систем ах; термодинамический потенциал G, позволяющий получить
характеристики процессов при различных условиях их проведения;
энтальпию Н и тепловой эффект АН. Наибольшее
практическое значение имеет функция G = H—TS. Для химической
реакции эта зависимость записывается: AG=A#—TAS, где АН —
изобарный тепловой эффект реакции; AS — изменение
энтропии.
Самопроизвольные процессы,
происходящие при условии р, 7'=const (в металлургии обычно
имеют дело с процессами, протекающими при постоянном давлении),
возможны лишь в направлении уменьшения G, когда AG<0. Пределом их
протекания, т. е. условием равновесия, служит достижение минимального
значения G или AG = 0. Знак и величина AG определяются
соотношением между тепловым эффектом АН и так называемым
энтропийным фактором TAS. Относительное значение первого возрастает
с понижением температуры, второго — с ее повышением.
Для расчетов равновесий
существенное значение имеют стандартные состояния веществ при температуре
298 К и давлении 101,3 кПа. Если все реагенты находятся в этих
состояниях, то справедливы соотношения AG°=AH° — TAS°, AG°=—RT\nK,
где AG° —стандартный изобарный термодинамический потенциал
или
