thermodyn-coll-1-prg

С.М. Пестов

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Программа 1 коллоквиума

1 семестр, 2012/2013 уч. год.

ХТ-301, ХТ-302, ХТ-304 – ХТ-306

Москва, 2012

2

Билет ХТ-1-41-2012

1.Определения системы и окружающей среды. Дайте определения систем: открытой, закрытой, изолированной.

2.Теплота сгорания вещества. Определите тепловой эффект реакции C2H4 + C2H6 = C4H10, если теплоты сгорания веществ равны соответственно -1410,97; -1559,88 и -2877,13 кДж/моль.

3.Третий закон термодинамики и абсолютная энтропия. Что такое So и как она учитывается при обычных расчетах.

4.Химический потенциал и его смысл. Химический потенциал для идеального газа.

Программа коллоквиума

1.Физическая химия как наука. Основные разделы физической химии. Область исследования и задачи химической термодинамики.

2.Основные понятия. Термодинамическая система и окружающая среда. Классификация термодинамических систем по характеру взаимодействия с окружающей средой. Состояние системы и термодинамические параметры. Экстенсивные и интенсивные параметры, функции. Уравнения состояния. Термодинамические процессы и их классификация. Термодинамическое равновесие.

3.Основные законы термодинамики. Закон термического равновесия (нулевое начало термодинамики). Первое начало термодинамики. Теплота и работа как формы передачи энергии. Виды работы. Применения первого начала 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.

4.Термохимия. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса и условия его применимости. Применение закона Гесса к расчету тепловых эффектов реакций. Термохимические уравнения. Стандартный тепловой эффект реакции. Стандартная энтальпия образования. Следствия из закона Гесса. Стандартная теплота сгорания.

5.Теплоемкость (удельная, мольная). Мольная теплоемкость (изохорная и изобарная). Теплоемкость идеального газа.

Соотношение между Cp и Cv для идеального газа. Теплоемкость твердых тел. Правила Дюлонга и Пти; Неймана-Коппа. Закон Дебая.

6.Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа и его анализ. Интегрирование уравнения Кирхгофа с учетом температурной зависимости теплоемкостей.

7.Второе начало термодинамики. Процессы самопроизвольные (естественные) и несамопроизвольные (искусственные).

2

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.

8.Расчет изменения энтропии в различных процессах: изотермических (расширение–сжатие идеального газа, смешение идеальных газов, фазовые переходы I рода, химические реакции) и неизотермических (нагревание– охлаждение). Правило Трутона.

9.Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Уравнение Больцмана, его физический смысл. Термодинамическая вероятность и направление самопроизвольных процессов в изолированной системе.

10.Постулат Планка (третье начало термодинамики). Остаточная энтропия. Расчет абсолютных энтропий веществ.

11.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. Максимальная полезная работа. Характеристические функции. Фундаментальные уравнения для закрытых систем. Уравнения Гиббса–Гельмгольца. Фундаментальные термодинамические соотношения для открытых систем. Парциальные молярные величины. Химический потенциал идеального газа.

12.Термодинамика химического равновесия. Химическая переменная. Химическое равновесие, его условие и признаки. Термодинамический вывод закона действующих масс.

Константы равновесия Kp, Kc и Kx, связь между ними. Уравнение изотермы химической реакции (изотермы ВантГоффа). 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.

13.Методы расчета изменения стандартной энергии Гиббса и константы равновесия химической реакции.

3

14. 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.