При нагревании карбоната кальция $CaC{O}_3$ в герметичной камере происходит термодинамический процесс, связанный с разложением карбоната кальция на оксид кальция $CaO$ и углекислый газ $C{O}_2$:

$${\text{CaCO}}_3(s)\to \text{CaO}(s)+{\text{CO}}_2(g)$$

При этом важно отметить несколько аспектов термодинамики.

Эндотермический процесс: Разложение карбоната кальция является эндотермическим, что означает, что оно требует поглощения тепла. При нагревании система получает энергию, что способствует разложению CaCO₃ и образованию CO₂.

Изменение массовой доли CO₂: Несмотря на то, что температура в системе растёт, массовая доля CO₂ в газовой фазе может изменяться. В процессе нагрева происходит образование CO₂ в результате разложения CaCO₃. Если добавленное тепло недостаточно для полного разложения, то концентрация CO₂ будет расти до тех пор, пока не достигнет равновесного состояния.

Химическое равновесие: В системе будет устанавливаться динамическое равновесие между твердым CaCO₃, твердым CaO и газообразным CO₂. Если температура продолжает повышаться, это может смещать равновесие вправо $согласнопринципуЛеШателье$, что приводит к увеличению объёма CO₂ в газовой фазе, тем самым изменяя его массовую долю.

Зависимость от температуры: При повышении температуры изменение концентрации CO₂ может быть связано с увеличением давления в системе и изменением растворимости CO₂ в теплообменных процессах, если бы система была открытой. Однако в герметичной системе изменение может происходить только за счёт разложения CaCO₃.

Таким образом, термодинамика этого процесса заключается в сложном взаимодействии между температурой, давлением и концентрациями компонентов системы, что приводит к наблюдаемым изменениям массовой доли CO₂ в газовой фазе при нагревании.