Конспект лекций

Лекция 1.

• Основные понятия термодинамики.
• Уравнение состояния идеального газа, уравнение Ван-дер-Ваальса.
• Закон соответственных состояний.
• Уравнения состояния для твердых тел и жидкостей. Термические коэффициенты.

Лекция 2.

• Первый закон термодинамики.
• Внутренняя энергия, тепло, работа, теплоемкость.

Лекция 3.

• Первый закон в химии.
• Энтальпии реакций, энтальпии образования.
• Закон Гесса и закон Кирхгоффа.

Лекция 4.

• Второй закон термодинамики.
• Энтропия.
• Формулировки Первого и Второго законов термодинамики.

Лекция 5.

• Второй закон, термодинамические потенциалы.
• Условия темодинамического равновесия.
• Уравнения Гиббса-Дюгема , Гиббса - Гельмгольца, соотношения Максвелла.

Лекция 6.

• Химический потенциал.
• Запись химического потенциала для идеальных и реальных газов. Стандартные химические потенциалы для газов. Фугитивность .
• Условия химического равновесия. Химическое сродство. Константа равновесия реакций с участием газов. Изотерма химической реакции.

Лекция 7.

• Условия фазового равновесия. Условия мембранного равновесия.
• Правило фаз.
• Уравнение Клаузиуса - Клапейрона .

Лекция 8.

• Диаграммы состояния однокомпонентных систем (вода, сера, фосфор, углерод).
• Фазовые переходы первого и второго рода. Уравнения Эренфеста.

Лекция 9.

• Основные понятия термодинамики растворов. Химический потенциал компонента в растворе.
• Закон Рауля и закон Генри. Выбор стандартных состояний для химического потенциала в растворе. Термодинамическая активность.
• Идеальный, регулярный и атермальный растворы.

Лекция 10.

• Парциальные мольные и средне-мольные величины. Уравнения Гиббса-Дюгема-Маргулеса .
• Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах (уравнения Шредера, Ван-Лаара и т.п.).

Лекция 11.

• Фазовые и мембранные равновесия в двухкомпонентных системах (криоскопия, эбулиоскопия , осмос).
• Диаграммы p - x (T =const ) , отклонения от идеальности системе. Законы Коновалова.
• Диаграммы плавкости T - x (p =const)

Лекция 12.

• Расслаивание. Зависимости G * - x ( p, T = const) и диаграммы p - x ( T =const ), T - x (p = const ) в двухкомпонентных систем.
• Химические равновесия в растворах. Константы равновесия для реакций в растворах при разном выборе стандартных состояниях.
• Изобара химической реакции.

Лекция 13.

• Константы равновесия химических реакций (продолжение).
• Расчет равновесных выходов продуктов.
• Как по энергии Гиббса судить о возможности протекания химических реакций?
• Третий закон термодинамики. Приведенный термодинамический потенциал, термодинамические таблицы.

Лекция 14.

• Термодинамика адсорбции. Уравнение Гиббса.
• Изотермы Ленгмюра и БЭТ.

Лекция 15.

• Термодинамика необратимых процессов. Производство энтропии.
• Линейные законы. Связь между сродством и скоростью химической реакции.
• Перекрестные явления. Принцип Кюри, соотношения Онсагера .
• Теорема Пригожина

Лекция 16.

• Основные понятия статистической термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность.
• Метод ячеек Больцмана. Статистики Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака.
• Фазовое Г-пространство. Плотность вероятности в фазовом пространстве.

Лекция 17.

• Плотность вероятности в фазовом пространстве (продолжение). Эргоидная гипотеза. Ансамбли. Микроканонический и канонический ансамбль.
• Связь между энтропией и плотностью вероятности.
• Суммы по состояниям Z и Q, связь с термодинамическими функциями.

Лекция 18.

• Расчет сумм по состояниям для различных видов движения. Поступательная сумма по состояниям. Формула Закура - Тетроде.
• Электронная сумма по состояниям.
• Характеристические температуры.

Лекция 19

• Фазовое m-пространство. Распределение молекул по скоростям и по энергиям в идеальном газе. Функция f(E) в Г- и m-пространствах.
• Колебательная и сумма по состояниям.

Лекция 20

• Вращательная сумма по состояниям. Ядерная сумма по состояниям. Заторможенное внутреннее вращение.
• Итоги статистических расчетов для идеальных газов.

Лекция 21

• Расчет константы равновесия химической реакции методом статистической термодинамики. Равновесие пара-орто (1:3) водород.
• Закон равнораспределения.
• Теория теплоемкости атомных кристаллов Эйнштейна.
• Теория теплоемкости кристаллов Дебая.
• Конфигурационный интеграл.

Лекция 22

• Метод ячеек в статистической термодинамике жидкостей. Клеточный интеграл.
• Расчет энтропии смешения в рамках решеточной модели раствора. Парадокс Гиббса.
• Расчет конфигурационного интеграла для реальных газов (начало).

Лекция 23

• Расчет конфигурационного интеграла для реальных газов методом Урселла-Майера.
• Статистическое рассмотрение вириального уравнения и закона соответственных состояний.