Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Программа по химической термодинамике 2013 г..doc
Скачиваний:
13
Добавлен:
24.03.2015
Размер:
51.2 Кб
Скачать

4

Программа курса химической термодинамики

для студентов групп ХТ-307-310

лектор: доц. Беляев Б.А.

Осень 2013 г.

Часть I. Основные законы термодинамики и химическое равновесие

  1. Физическая химия как наука. Основные разделы физической химии. Область исследования и задачи химической термодинамики. Основные понятия химической термодинамики. Термодинамическая система и окружающая среда. Классификация термодинамических систем по характеру взаимодействия с окружающей средой. Состояние системы и его параметры. Связь между параметрами состояния. Уравнения состояния. Термодинамические процессы и их классификация. Термодинамическое равновесие. Закон термического равновесия (нулевое начало термодинамики).

  2. Первое начало термодинамики. Теплота и работа как формы передачи энергии. Термодинамическая система знаков. Виды работы. Применения Iначала термодинамики к изохорическому, изобарическому, изотермическому и адиабатическому процессам в закрытой системе в отсутствие полезной работы. Внутренняя энергия и энтальпия как функции состояния, связь между ними. Физический смысл газовой постоянной.

  3. Термохимия. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса и условия его применимости. Термохимические уравнения. Стандартные состояния для газообразных, твердых и жидких веществ. Стандартный тепловой эффект реакции. Стандартная энтальпия образования. Следствия из закона Гесса. Стандартная теплота сгорания. Расчет энтальпий реакций по энтальпиям химических связей.

  4. Теплоемкость: средняя, истинная, молярная (изохорная и изобарная). Соотношение между CpиCvдля идеального газа. Теплоемкость газов. Вклад различных видов движения молекул во внутреннюю энергию и теплоемкость идеального газа. Характеристическая температура и функция теплоемкости Эйнштейна. Теплоемкость твердых тел. Правило Дюлона и Пти и его обоснование. Правило аддитивности Неймана–Коппа. Квантовая теория теплоемкости кристаллического вещества. Теории Эйнштейна и Дебая. Закон Т–кубов Дебая.

  5. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа и его анализ.

  6. Второе начало термодинамики. Процессы самопроизвольные (естественные) и несамопроизвольные (искусственные). Различные формулировки II начала термодинамики и его математическое выражение. Применение II начала термодинамики к изолированным системам. Значение II начала термодинамики. Объединенное уравнение I и II начал термодинамики. Расчет изменения энтропии в различных процессах: изотермических (расширение–сжатие идеального газа, смешение идеальных газов, фазовые переходы I рода, химические реакции) и неизотермических (нагревание–охлаждение).

  7. Статистическая интерпретация энтропии. Фазовое пространство. Макро- и микросостояния термодинамической системы. Термодинамическая вероятность, или статистический вес макросостояния. Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Уравнение Больцмана, его вывод и физический смысл. Статистический характер II начала термодинамики. Термодинамическая вероятность и направление самопроизвольных процессов в изолированной системе.

  8. Постулат Планка (третье начало термодинамики). Остаточная энтропия и ее оценка по уравнению Больцмана. Расчет абсолютных энтропий веществ.

  9. Применения объединенного уравнения I и II начал термодинамики к изотермическим процессам в закрытых системах. Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса. Критерии самопроизвольности процессов и условия равновесия в закрытых системах в отсутствие полезной работы. Характеристические функции. Фундаментальные уравнения для закрытых систем. Уравнения Гиббса–Гельмгольца. Фундаментальные термодинамические соотношения для открытых систем. Химический потенциал. Парциальные молярные величины. Зависимость химического потенциала идеального газа от его давления.

  10. Термодинамика химического равновесия. Химическая переменная. Химическое равновесие, его условие и признаки. Термодинамический вывод закона действующих масс. Константы равновесия Kp,KcиKx, связь между ними. Уравнение изотермы химической реакции (изотермы Вант-Гоффа). Критерии направления химической реакции в изотермических условиях. Химическое равновесие с участием конденсированных веществ. Влияние температуры на химическое равновесие. Уравнение изобары химической реакции (изобары Вант-Гоффа), его вывод, анализ, интегрирование и применение. Принцип Ле Шателье.

  11. Методы расчета изменения стандартной энергии Гиббса и константы равновесия химической реакции: метод Тёмкина – Шварцмана, по стандартной приведённой энергии Гиббса участни­ков реакции, по значениям логарифмов констант равновесия реакций образования веществ, по значениям высокотемпературных составляющих энтальпии и энтропии веществ.

  12. Химическое равновесие в неидеальных газовых смесях. Понятия фугитивности и коэффициента фугитивности. Химический потенциал компонента реальной газовой смеси. Закон действующих масс и уравнения изотермы и изобары химической реакции для неидеальной газовой системы. Методы расчета фугитивности и коэффициента фугитивности чистых газов: графические (по экспериментальным данным об объеме газа при различных давлениях, по объемной поправке неидеального газа, по фактору сжимаемости) и аналитические (по уравнению состояния, по закону соответственных состояний).