ChemNet
 
Химический факультет МГУ

"Программа курса лекций по химической термодинамике "

Успенская И.А. Лектор - доцент, кандидат химических наук
Успенская Ирина Александровна

Область научных интересов:

  • теоретическое материаловедение
  • расчетные методы термодинамики
  • оценки термодинамических свойств


Введение.

Курс читается в начале пятого семестра (сентябрь и октябрь). Его цель - последовательно рассмотреть разделы феноменологической термодинамики, имеющие отношение к химии и химическому материаловедению. С одной стороны делается попытка изложить предмет систематически и дедуктивно , т.е. продемонстрировать, что все задачи химической термодинамики решаются одним способом, исходя из универсальных законов (начал) термодинамики. С другой стороны, наиболее часто встречающиеся применения в химии разобраны подробно, в деталях, для того, чтобы дать слушателям профессиональные знания о данных разделах.

Слушателям потребуются знания по математическому анализу, полученные в курсе высшей матеметики . Нужно вспомнить разделы "Термодинамический метод" и "Газы с межмолекулярным взаимодействием и жидкости" из курса "Динамическая и статистическая механика и термодинамика". Несколько вопросов, обсуждаемых в настоящем курсе, рассматриваются и в "Статистической физике", читаемой параллельно. Полезно сравнить подходы, используемые при решении одних и тех же задач.

Курс состоит из 28 часов лекций, 16 часов семинарских занятий, 3 контрольных работ (6 часов), расчетный практикум (4 часа). Общее число часов - 64. Предполагается выполнение домашней работы (10 задач) и проведение коллоквиумов (10 часов).

Разделы курса:
1 блок лекций. Основы химической термодинамики
6 лекции, 3 семинара, контрольная работа, всего 20 часов.

•  Предмет и задачи физической химии. Роль термодинамики, кинетики и квантовой химии в описании химических явлений.
•  Основные понятия, используемые в химической термодинамике
•  Постулаты и законы химической термодинамики
•  Термическое и калорическое уравнения состояния .
•  Внутренняя энергия, теплота и работа. Соотношения Максвелла.
•  Расчет работы различных процессов.
•  Теплота. Энтальпия . Закон Гесса.
•  Тепловой эффект реакции . Стандартные состояния.
•  Калорические коэффициенты. Зависимость теплоемкости и энтальпии от давления и температуры.
•  Второй закон термодинамики. Энтропия
•  Критерии самопроизвольности процессов в изолированной системе
•  Третий закон термодинамики. Постулат Планка.
•  Расчет изменения энтропии при различных процессах .
• Метод характеристических функций Массье-Гиббса . Энергии Гиббса и Гельмгольца. Полный потенциал.
•  Термодинамические потенциалы как критерии равновесия.
•  Изменение энергии Гиббса и Гельмгольца при различных процессах
 

2 блок лекций. Приложения химической термодинамики. Фазовые равновесия
5 лекций, 3 семинара, контрольная работа, всего 18 часов.

•  Парциальные мольные величины, методы их определения.
•  Классификация растворов. Законы Рауля и Генри.
•  Термодинамические функции идеальных растворов.
•  Летучесть и активность. Расчет коэффициентов активности из экспериментальных данных.
•  Термодинамические модели растворов. Уровни отсчета свойств растворов, конфигурационная энтропия, избыточная энергия Гиббса раствора. Модель идеальных ассоциированных растворов.
• Правило фаз Гиббса
•  Общие принципы расчета равновесий в гомогенных и гетерогенных системах. Двухстороние и граничные экстремумы при формулировке задачи на расчет равновесий.
•  Расчеты фазовых равновесий в однокомпонентной системе:
а) из общего условия равновесия ( minG p,T)
б) из частных условий равновесия в дифференциальной и интегральной формах. Уравнения Клаузиуса-Клапейрона•. Фазовые переходы 1-го и второго рода
•  Расчеты фазовых равновесий в бинарных системах
а) из общего условия равновесия ( minG p,T)
б) из частных условий равновесия в дифференциальной и интегральной формах.
•  Обобщенное уравнение фазовых равновесий Ван-дер-Ваальса. Равновесие жидкость – пар: вывод законов Рауля и Коновалова. Равновесие конденсированных фаз: вывод уравнений Шредера и Планка-ван Лаара . Коллигативные свойства

3 блок лекций. Приложения химической термодинамики. Химические равновесия
3 лекции, 2 семинара, контрольная работа, всего 12 часов.

•  Условие химического равновесия
•  Константа химического равновесия.
•  Зависимость константы равновесия от температуры. Правило Ле Шателье-Брауна
•  Зависимость константы равновесия от давления.
•  Расчеты равновесного состава в случае газофазных реакций
•  Химические равновесия в растворах
•  Гетерогенные реакции. Сложные реакции
•  Расчеты равновесного состава смесей с использованием справочных данных
•  Справочники и базы данных по термодинамическим свойствам веществ
•  Общее условие равновесия при наличии нескольких видов работ
•  Электрохимические равновесия.
•  Зависимость давления пара от кривизны поверхности. Формулы Лапласа и Пойнтинга
•  Адсорбция
•  Электрохимические равновесия
• Термодинамика сверхпроводников в магнитных полях. Формула Рутгерса

Литература.

1. П. Эткинс , Физическая химия. т.1, М.: Мир, 1980.
2.О.М. Полторак. Термодинамика в физической химии. М.: Высшая школа, 1991.
3.Карапетъянц М.Х. Химическая термодинамика.М . Химия. 1956
4.А. Мюнстер , Химическая термодинамика, М.: Мир, 1971
5.Е.Н. Еремин, Основы химической термодинамики. М.: Высшая школа, 1974
6.В.В.Еремин , С.И.Каргов , И.А.Успенская , Н.Е.Кузьменко , В.В.Лунин . Основы физической химии. Теория и задачи. М.:Экзамен . 2005

Дополнительная литература.

5. Г.Ф. Воронин, Основы термодинамики. М: МГУ, 1987
6. Р. Кубо , Термодинамика. М.: Мир, 1970
7. И. Пригожин , Р. Дефей , Химическая термодинамика. Новосибирск, 1966.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору