Физическая химия

За 5 – 6 семестр

Предмет, составные части и задачи физической химии. Основные этапы развития физической химии как современной теоретической основы химии, как науки инструментальных методов исследования. Место физической химии среди естественных наук. Роль физической химии в создании промышленных химических производств.

ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

Историческая справка формирования термодинамики как науки. Общая характеристика и задачи термодинамики. Понятие химической термодинамики, ее задачи, ограниченность законов химической термодинамики.

Основные понятия и определения: термодинамическая система (открытая, закрытая, изолированная, адиабатно-изолированная, гомогенная, гетерогенная). Макроскопические системы и термодинамический метод их описания. Термическое равновесие системы. Параметры состояния и термодинамические свойства систем. Интенсивные и экстенсивные величины, аддитивность свойств Термодинамические переменные. Температура.

Термодинамический процесс. Обратимые и необратимые процессы и их свойства. Изотермический, изобарный, изохорный, адиабатный, круговой процессы. Уравнения состояния.

Энергия: понятие, формы, закон сохранения энергии.

Газы как модели при исследовании термодинамических систем. Уравнение состояния идеального газа, реального газа Ван-дер-Ваальса. Теорема о соответственных состояниях и общая проблема уравнения состояния. Вириальные уравнения состояния (уравнения состояния газов и проблема описания межмолекулярных сил). Кинетическая теория газов, основное уравнение, энергия моль и молекулы газа.

Плазма: общая характеристика, свойства, применение.

Теплота и работы различного рода как способы передачи энергии. Работа расширения для различных процессов. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Понятие термодинамической функции состояния системы. Обмен энергией через работу. Энтальпия.

Понятие теплоемкости. Теплоемкость истинная и средняя, молярная и удельная, изобарная и изохорная. Теплоемкость газов жидкостей, твердых веществ. Аддитивность как свойство теплоемкости. Уравнение Майера. Зависимость теплоемкости от строения вещества, коэффициент Пуассона, теплоемкость одно-, двух-. трехатомных газов. Обмен энергией через теплоту.

Термохимия. Краткая история развития. Тепловой эффект реакции изохорный и изобарный, уравнение их взаимосвязи. Закон Гесса и его следствия. Стандартные состояния и стан­дартные теплоты химических реакций. Стандартная теплота обра­зования веществ. Стандартная теплота сгорания, формула Коновалова. Теплота нейтрализации, закон постоянства теплоты нейтрализации. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Формула Кирхгоффа. Зависимость теплоемкости от температуры и расчеты тепловых эффектов реакций. Таблицы стандартных термодинамических величин и их использование в термодинамических расчетах. Энергии химических связей. Расчет тепловых эффектов химических реакций по энергиям связей, область применения подобных расчетов.

Второй закон термодинамики и его различные формулировки. Эн­тропия. Уравнение второго начала термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Некомпенсированная теплота Клаузиуса и работа, потерянная в необратимом процессе. Понятие “связанной” энергии. Обоснование второго начала термодинамики. Теорема Карно — Клаузиуса. Различные шкалы температур.

Энтропия как термодинамическая функция состояния системы. Понятие стандартной энтропии вещества. Изменение энтропии при различных процессах. Изменение энтропии изолированных процессов и направление процесса. Третий закон термодинамики (тепловая теорема Нернста), абсолютная энтропия вещества.

Фундаментальные уравнения Гиббса. Характеристические функции. Энергия Гельмгольца, энергия Гиббса и их свойства. Уравнения Максвелла. Использование уравнения Максвелла для вывода различных термодинамических соотношений.

Связь между калорическими и термодинамическими переменными. Методы вычисления энтропии, внутренней энергии, энтальпии, энергии Гельмгольца и энергии Гиббса. Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов, выраженные через характеристические функции.

Уравнение Гиббса — Гельмгольца и его роль в химии. Работа и теплота химического процесса.

Химические потенциалы, их определение, вычисление и свойства. Равновесие в поле внешних сил. Полные потенциалы. Химический потенциал идеального и неидеального газов. Метод летучести. Различные методы вычисления летучести из опытных данных.

Дата добавления: 2014-11-08; просмотров: 295; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!