Тема № 2. Строение вещества. Элементы химической термодинамики и биоэнергетики.

31. Термодинамика, основные понятия и задачи. Параметры состояния (экстенсивные и интенсивные) и функции состояния системы.

32. Понятие внутренней энергии. Работа и теплота – две формы передачи энергии. Первое начало термодинамики. Изохорные и изобарные процессы.

33. Тепловой эффект химической реакции. Энтальпия как функция состояния системы. Эндотермические и экзотермические процессы.

34. Первое начало термодинамики для изобарных процессов. Закон Гесса. Термохимические расчеты и их использование для энергетической характеристики химических и биохимических процессов. Стандартные энтальпии образования и сгорания. Следствия из закона Гесса.

35. Энергетическая ценность пищевых продуктов, обоснование рационов питания, основные задачи биоэнергетики.

36. Второе начало термодинамики, вклад С. Карно и Р. Клаузиуса. Энтропия как функция состояния системы. Критерии самопроизвольно протекающих процессов в изолированных системах. Связь энтропии с вероятностью состояния системы.

37. Применение первого и второго начала термодинамики к живым организмам. Математическое выражение второго начала термодинамики для открытых систем. Энергия Гиббса как функция состояния системы и критерий направленности процессов. Условия возможности протекания реакций в прямом направлении. Математическое выражение, связывающее изменение энергии Гиббса с изменениями энтальпии и энтропии. Расчет изменения энергии Гиббса по следствиям закона Гесса.

38. Экзергонические и эндергонические реакции. Понятие о сопряженных процессах. Коэффициент полезного действия биохимических процессов.

39. На испарение 1 моля воды требуется 40 кДж. Сколько теплоты будет потеряно за день при выделении через кожу 720 г воды?

40. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса для процесса окисления глюкозы по следующим данным: ∆ Н⁰_обр(С₆Н₁₂О₆) = -1264, 4 кДж/моль, ∆ Н⁰_обр(СО₂) = -393 кДж/моль, ∆ Н⁰_обр(Н₂О) = -286 кДж/моль. Изменение энтропии всей реагирующей системы равно 0, 259 кДж/моль.

41. В организме человека реакция окисления этилового спирта протекает в две стадии. Первая – окисление этилового спирта до уксусного альдегида с участием фермента алкогольдегидрогеназы – протекает по уравнению: С₂Н₅ОН + 1/2О₂ = СН₃СОН + Н₂О. Рассчитайте Δ Н_р-ии, используя первое следствие закона Гесса.

42. Теплота сгорания углеводов, белков и жиров составляет 17; 17 и 39 кДж/г. Среднесуточная потребность в белках, жирах и углеводах для студентов (юношей) составляет 113; 106 и 451 г. Какова их суточная потребность в энергии?

43. Почему процесс денатурации белка трипсина при 50⁰С является самопроизвольным, хотя тепловой эффект реакции равен 2725 Дж/моль? Изменение энтропии для данной реакции 8, 8 Дж/(моль· К).

44. Используя справочные данные, вычислите тепловой эффект биохимического процесса брожения глюкозы: С₆Н₁₂О₆ = 2С₂Н₅ОН + 2СО₂.

45. Константа равновесия разложения лекарственного вещества в автоклаве при 413 К равна 0, 396· 10⁵ Па, а при 443 К – 1, 286· 10⁵ Па. Вычислите тепловой эффект реакции.