OCR 2005 © Faz [ www.PXTY.net ]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

[4068]

А.В. ВИШНЯКОВ

НАЧАЛЬНЫЙ КУРС ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Утверждено

Редакционным советом

университета в качестве

учебного пособия

МОСКВА 2001

УДК 541.1 ББК 24.53 В55

Рецензенты: Доктор химических наук, профессор Института химической физики РАН

Б. Р. Шуб

Доктор химических наук, профессор Российского химико-технологического

университета им. Д.И. Менделеева С.Н. Соловьев

Вишняков А.В.

Начальный курс физической химии. Химическая термодинамика: Конспект лекций/ РХТУ им.Д.И.Менделеева. -М., 2001.-156с.

5-7237-0303-Х

В пособии излагаются основные положения химической термодинамики применительно к:

энергетике процессов;

учению о характеристических функциях;

• анализу зависимости их от параметров состояния; рассмотрению критериев направленности процессов

и равновесия в системах постоянного и переменного составов;

• учению о химическом равновесии.

УДК 541.1 ББК 24.53

ISBN 5-7237-0303-Х

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2001 Вишняков А.В., 2001

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ 7

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ 8

ВВЕДЕНИЕ 12

1. Терминология,

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Термодинамическая система 13

1.2.Термодинамические параметры 15

3. Термодинамический процесс и термодинамическое равновесие 17

4. Функции пути осуществления процесса и функции состояния 19

5. Химический процесс и химическая переменная 20

6. Модели идеальных систем в химической термодинамике.

Реальные системы 22

2. Энергетика процессов

1. Первое начало термодинамики (постулат о существовании внутренней энергии) 26

2. Термодинамическая работа 26

3. Внутренняя энергия и теплота 29

4. Энтальпия 31

5. Взаимосвязь работы и теплоты с изменениями внутренней энергии и энтальпии в изопроцессах

с участием идеального газа 32

6. Теплоёмкость 33

7. Фазовые переходы I рода 36

8. Зависимость теплоёмкости от температуры 37

9. Зависимость внутренней энергии и энтальпии от температуры 42

2.10. Зависимость внутренней энергии, энтальпии и

теплоемкости от давления 46

11. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химических реакциях 48

12. Экспериментальные методы определения

тепловых эффектов химических реакций 51

2.13. Стандартные тепловые эффекты 53

2.14. Зависимость теплового эффекта реакции от

температуры. Уравнение Кирхгофа 56

15. Интегрирование уравнения Кирхгофа 58

16. Зависимость энтальпии реакции от давления 61

3. Критерии направленности процессов и равновесия

В СИСТЕМАХ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВОВ

.

3.1. Второе начало термодинамики

(постулат о существовании энтропии) 62

1. Свойства энтропии. Энтропия как критерий направленности самопроизвольных процессов и равновесия в изолированных системах 64

1. Связь энтропии с параметрами состояния

(Т, V, Р) в процессах с участием идеальных газов 65

3. Изменение энтропии при смешивании идеальных газов (P,T=const) 67

4. Изменение энтропии при обратимых фазовых переходах I рода 68

5. Статистическое толкование энтропии.

Уравнение Больцмана-Планка 69

3.1.6. Постулат о нулевой энтропии при Т = О К

(третье начало термодинамики) 72

7. Расчет абсолютных значений энтропии 74

8. Изменение энтропии в химических реакциях 79

9. Является ли знак Д_Г8^ критерием

направленности химической реакции? 80

3.1.10.Что такое жизнь и в чем секрет долголетия? 82

3.2. Критерии направленности процессов и равновесия

в неизолированных системах при p,T^const и V,T=const 84

1. Объединенное уравнение первого и второго начал термодинамики 84

2. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца 86

3. Свойства функций G и А 89

4. Зависимости энергии Гиббса и энергии Гельмгольца

от основных параметров состояния 91

1. Зависимости A = f(V)_T , A = f(T)_v 91

2. Зависимости G = f(T)_p , G = f(p)_T 93

5. Изменение энергии Гиббса при смешивании идеальных газов 96

6. Изменение энергии Гиббса при обратимых и необратимых

фазовых переходах 1 рода 97

3.2.7. Уравнения Гиббса-Гельмгольца 100

3.2.8. Вывод уравнений для зависимостей

термодинамических функций от давления и объема 101

3.2.9. О "сложности" преобразований при выводе

уравнений химической термодинамики 109 3.3. Критерии направленности процессов и равновесия

в системах переменного состава 112

1. Химический потенциал 112

2. Свойства химического потенциала 115

3. Химический потенциалмоля идеального газа 116

4. Химический потенциал компонента смеси идеальных газов 117