thermodyn-bilet-coll-2-2012progr

4

С.М. Пестов

Программа 2 коллоквиума

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

2012 / 2013 уч. год.

ХТ-301, ХТ-302, ХТ-304 – ХТ-306

Москва, 2012

Программа 2 Коллоквиума

1. Фазовые (гетерогенные) равновесия. Основные понятия: фаза, компонент, число компонентов, число термодинамических степеней свободы системы. Вывод правила фаз Гиббса. Понятие диаграммы состояния (фазовой диаграммы). Принципы соответствия и непрерывности.

2. Фазовые переходы I и II рода, их термодинамические характеристики и примеры.

3. Однокомпонентные системы. Применение правила фаз Гиббса к однокомпонентным системам. Вывод уравнения Клапейрона–Клаузиуса и его применение к двухфазным равновесиям в однокомпонентных системах. Основные типы диаграмм состояния однокомпонентных систем (диаграммы типа бензола, воды, серы). Кривые фазовых равновесий (плавления, кипения, возгонки); особые точки (тройная и критическая).

4. Двухкомпонентные системы. Применение правила фаз Гиббса к двухкомпонентным системам. Равновесие твердая фаза - жидкость в двухкомпонентных системах. Системы с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях. Твердые растворы замещения. Изоморфизм. Диаграммы состояния. Линии ликвидуса и солидуса. Системы с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в жидком состоянии и ограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Эвтектика. Системы с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в жидком состоянии и полной взаимной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии. Термический анализ. Кривые охлаждения. Сопряженные точки и фазы. Нода (коннода). Правило рычага.

5. Системы с образованием химических соединений, плавящихся конгруэнтно. Системы с образованием химических соединений, плавящихся инконгруэнтно.

6. Термодинамика растворов. Классификация растворов. Идеальные растворы. Химический потенциал компонента. Функции смешения для идеального раствора. Неидеальные растворы. Основные термодинамические модели для неидеальных растворов. Реальные растворы. Активности и коэффициенты активности. Методы определения коэффициентов активности.

7. Равновесие кристаллы - жидкость в бинарных системах. Уравнения Шредера и Ван-Лаара.

8. Равновесие жидкость – пар в бинарных системах. Закон Рауля. Диаграммы состояния бинарных идеальных растворов. Пограничные кривые жидкости и пара. I закон Коновалова. Классификация растворов по типу отклонения от закона Рауля. Диаграммы состояния бинарных неидеальных растворов. II закон Коновалова. Азеотропные смеси. III закон Коновалова. Закон Генри. Области применимости законов Рауля и Генри для неидеальных растворов.

9. Равновесие жидкость – жидкость в двухкомпонентных системах. Диаграммы взаимной растворимости жидкостей. Критическая температура растворения. Термодинамическое объяснение взаимной растворимости жидкостей. Диаграммы кипения двухкомпонентных систем с ограниченной взаимной растворимостью жидкостей.

10. Трехкомпонентные системы. Распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися жидкостями. Закон распределения Бертло–Нернста. Экстракция.

11. Физико-химические основы разделения жидких смесей методом перегонки. Простая и фракционная перегонки.

12. Коллигативные свойства разбавленных растворов нелетучих веществ в жидкости. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором. Повышение температуры кипения раствора. Эбулиоскопия. Понижение температуры замерзания раствора. Криоскопия. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Осмос в природе.

Билет ХТ-2-0-2012 (примерный билет)

1. Правило фаз Гиббса. Определение числа степеней свободы для тройной точки в однокомпонентной системе.

2. Рассчитайте давление и состав пара над раствором, содержащим 40 мол. % о-ксилола и 60 мол. % п-ксилола при 80˚С, если значения давления паров чистых компонентов равны 14,5 и 19,0 кПа соответственно.

3. Рассчитайте температуру замерзания водного раствора этиленгликоля (10,0 г C₂H₆O₂ растворили в 500 г воды). Криоскопическая константа воды равна 1,86 К·кг/моль.

4. Постройте Т-х-диаграмму системы с перитектической реакцией. Обозначьте фазовые поля, напишите фазовые реакции для нонвариантных равновесий, постройте кривую охлаждения состава, отвечающего нонвариантной точке.