Теплота (Q) – энергия, которая передаётся одной системой другой при их взаимодействии, зависящая только от температур этих систем.
Работа (A) – энергия, передаваемая одной системой другой, зависящая от наличия силового поля или внешнего давления, под действием которого система меняет свой объём. В последнем случае говорят о работе сил расширения.
Правило знаков для теплоты и работы: теплота считается положительной, если она подводится к системе из окружающей среды (поглощённая теплота) и отрицательной в противоположном случае (отданная теплота); работа считается положительной, если она совершается системой над окружающей средой, и отрицательной, если работу совершает окружающая среда над системой.
Внутренняя энергия (U) – запас энергии системы. Включает в себя все виды энергии, связанные со строением системы, и не включает кинетическую и потенциальную энергии системы как целого. Так как абсолютных знаний о строении вещества не существует, абсолютное значение внутренней энергии найти нельзя.
Энтальпия – запас энергии системы в виде теплоты. Связана с внутренней энергией уравнением H = U + PV. Внутренняя энергия, энтальпия, теплота и работа измеряются в Дж/моль. Внутренняя энергия и энтальпия являются, а теплота и работа не являются функцией состояния системы.
Функцией состояния системы называется функция, изменение которой зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от пути перехода системы из начального в конечное состояние.
Изменения термодинамических функций в химической термодинамике обозначаются по-разному. Если речь идёт о конечном (большом) изменении, то используют греческий символ ?. Например, ?Н, ?U. Бесконечно малые изменения функций, являющихся функциями состояния системы, обозначают латинской буквой d (dU, dH). Если же функция не является функцией состояния системы, то её бесконечно малое изменение обозначается греческой буквой ? (?А, ?Q). Изменения функций состояния системы рассчитываются как разность значений данной функции в конечном и исходном состояниях. Например, ?Н = Н2 – Н1.
Энтропия (S) – термодинамическая функция, количественно характеризующая степень беспорядка в системе. Является функцией состояния системы, измеряется в Дж/моль?К.
Энергия Гельмгольца (F) – функция состояния системы, характеризующая протекание химических процессов в изохорно-изотермических условиях.*
Энергия Гиббса (G) – функция состояния системы, характеризующая протекание химических процессов в изобарно-изотермических условиях. Энергии Гельмгольца и Гиббса измеряются в Дж/моль.
Соотношение между основными термодинамическими функциями представлено на рис.1.
Рисунок 1 - Соотношение между термодинамическими функциями
Теплоёмкость (С) – количество сообщённой системе теплоты, отнесённое к наблюдаемому при этом повышению температуры:
С = .
Различают теплоёмкость при постоянном объёме СV и теплоёмкость при постоянном давлении СP:
СV = , СP = , СP – CV = R,
где R = 8,314 Дж/моль?К – универсальная газовая постоянная.