- •Б.Я. Брянский, т.А. Калинина
- •1.1. Основные понятия химической термодинамики 7
- •1. Конспект теоретического материала
- •1.1. Основные понятия химической термодинамики
- •1.1.1. Термодинамическая система
- •1.1.2. Состояния, свойства термодинамической системы.
- •1.2.1. Уравнение состояния термодинамической системы. Нулевой
- •1.2.2. Идеальный газ и его уравнение состояния
- •1.2.3. Реальный газ и его уравнения состояния
- •В критической точке одному давлению соответствует не три объёма, а один (см. Рис.1). Следовательно, для этой точки кубическое уравнение принимает следующий вид:
- •1.3. Первый закон термодинамики
- •1.3.1. Функции состояния и формы обмена энергией
- •1.3.2. Содержание первого закона термодинамики
- •1. При поглощении теплоты система увеличивает внутреннюю энергию и совершает работу:
- •2. При уменьшении внутренней энергии система выделяет теплоту и совершает работу:
- •1.3.3. Расчёт работы
- •1.3.4. Расчёт теплоты. Теплоёмкость
- •1.3.5. Адиабатический процесс
- •1.4. Начальные понятия термохимии
- •1.4.1. Тепловой эффект химической реакции с точки зрения
- •1.4.2. Стандартные молярные энтальпии (смэ) реакций и фазовых
- •1.5. Термохимические расчёты
- •1.5.1. Расчёт стандартной энтальпии реакции через стандартные энтальпии образования участников реакции
- •1.5.2. Расчёт стандартной энтальпии реакции через стандартные энтальпии сгорания участников реакции
- •1.5.3. Расчёт стандартной энтальпии реакции через энергии связей участников реакции
- •1.5.4. Расчёт стандартной энтальпии решётки (цикл Борна-Габера)
- •1.5.5. Расчёт стандартной энтальпии гидратации и
- •1.5.6. Расчёт энтальпии реакции при произвольной температуре
- •1.5.7. Связь энтальпии реакции с изменением внутренней энергии
- •1.6. Энтропия и второй закон термодинамики
- •1.6.1. Энтропия и её статистический смысл
- •1.6.2. Второй закон термодинамики
- •1.6.3. Расчёты изменения энтропии в равновесных процессах
- •1.7. Применение второго закона термодинамики к неизолированным изотермическим системам
- •1.7.1. Энергии Гельмгольца и Гиббса
- •1.7.2. Расчёт энергии Гиббса реакции
- •1.7.3. Термодинамические потенциалы. Соотношения Максвелла
- •1.8. Закон действующих масс
- •1.8.1. Химический потенциал. Фундаментальное уравнение Гиббса
- •1.8.2. Вывод закона действующих масс
- •1.8.3. Принцип Ле Шателье – Брауна
- •2. Лабораторные работы по термохимии
- •2.1. Общие замечания.
- •2.2. Определение постоянной калориметра
- •2.3. Лабораторная работа 1. Определение парциальной мольной энтальпии растворения вещества
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Лабораторная работа № 2. Определение теплоты реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.5. Лабораторная работа № 3. Определение теплоты диссоциации слабой кислоты
- •Порядок выполнения работы
- •1. Определяют постоянную калориметра (см. П.2.1).
- •3. Определение теплоты реакции нейтрализации (Qнейтр) проводят по методике предыдущей лабораторной работы или используют табличные данные (по указанию преподавателя).
- •8. Рассчитывают теплоту реакции нейтрализации соляной кислоты гидроксидом натрия (Qнейтр) по методике предыдущей работы, либо используют справочные данные.
- •Контрольные вопросы
- •2.6. Лабораторная работа № 4. Определение теплоты гидратообразования соли
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.7. Лабораторная работа № 5. Определение теплоты реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.8. Лабораторная работа № 6. Определение теплоты испарения органических жидкостей
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •5. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 1 моль органической жидкости, теплоту испарения которой вы определили экспериментально.
- •3. Рекомендации к практическим занятиям
- •3.1. Рекомендации для успешного решения задач
- •3.2. Материалы к практическим занятиям
- •3.2.1. Уравнения состояния идеальных и реальных газовых систем
- •3.2.2. Первый закон термодинамики. Вычисление внутренней энергии,
- •3.2.3. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Зависимость теплового эффекта от температуры. Формула Кирхгофа
- •3.2.4. Второй закон термодинамики. Вычисление изменения энтропии в различных процессах. Расчёт абсолютной энтропии веществ
- •3.2.5. Термодинамические потенциалы. Соотношения Максвелла
- •3.2.6. Закон действующих масс. Расчёт равновесного состава
- •3.2.7. Уравнение изотермы химической реакции
- •3.2.8. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнения
- •3.2.9. Методы расчета константы равновесия и энергии Гиббса реакции
- •4. Методические рекомедации и справочные материалы
- •4.1. Основные правила работы при проведении лабораторных работ по термохимии
- •4.2. Основные правила построения и оформления графиков
- •4.3. Рекомендации по применению международной системы единиц си
- •4.4.Таблицы физико-химических данных
- •Литература
- •Дополнительная
- •Часть 1 Издательство ОмГу
- •644077, Г. Омск, пр. Мира, 55а, госуниверситет
4.3. Рекомендации по применению международной системы единиц си
В настоящее время в естествознании применяется метрическая система или, иначе, Международная система единиц СИ (от французского Le Systeme International d 'Unites). Основные единицы этой системы приведены в табл. 1П.
На базе основных единиц СИ строятся производные единицы, многие из которых получили название в честь замечательных ученых (табл.2П).
В системе СИ используются также единицы, кратные положительным или отрицательным степеням десяти, преимущественно кратным 103. Например, 1000 джоулей – это килоджоуль, а тысячная доля грамма – миллиграмм. В табл. 3П перечислены принятые в СИ множители и соответствующие приставки к единицам.
В литературе часто используются устаревшие единицы измерения, связь которых с единицами системы СИ отражена в табл. 4П.
Обратите внимание, что:
1) для обозначения единиц, происходящих от имен собственных, применяют прописные буквы: Дж –джоуль, К – кельвин;
2) между числовым значением величины и её обозначением оставляют интервал. Числовое значение величины и её обозначение помещают в одну строку без переноса. В обозначении единиц точку, как знак сокращения, не ставят: 50 Па, 45 К и т.д.;
3) произведение двух единиц представляют знаком умножения - точкой (Н. м);
4) частное от деления двух единиц не должно содержать более одного знака наклонной «/». Например, нельзя писать Дж/К/моль, а следует: Дж/(моль. К);
5) не допускается применение обозначений единиц в одной строке с формулами, выражающими зависимость между величинами, представленными в буквенной форме. Например, не рекомендуется запись: p=nRT/V Н/м2. Следует записать: p=nRT/V, где p – давление, Н/м2; n – количество вещества, моль; R – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль. К); T – температура, К; V – объем, м3.
Таблица 1П. Основные единицы системы СИ
Величина |
Единица измерения |
Обозначение |
Длина |
метр |
М |
Масса |
килограмм |
Кг |
Время |
секунда |
с |
Сила электрического тока |
ампер |
А |
Температура |
кельвин |
К |
Количество вещества |
моль |
моль |
Сила света |
кандела |
кд |
Таблица 2П. Производные единицы системы СИ
Название величины |
Единицы измерения |
Обозначение |
Значение в единицах СИ |
Площадь |
квадратный метр |
м2 |
м2 |
Объём |
кубический метр |
м3 |
м3 |
Сила |
ньютон |
Н |
м . кг/с2 |
Давление |
паскаль |
Па |
Н/м2 |
Плотность |
килограмм на кубический метр |
– |
кг/м3 |
Мощность |
ватт |
Вт |
Дж/с=м2. кг/с3 |
Энергия работа |
джоуль |
Дж |
м2 . кг/с2 |
Таблица 3П. Множители и приставки для обозначения кратных единиц СИ
Множитель |
Приставка |
Обозначение | ||
109 |
гига |
Г | ||
106 |
мега |
М | ||
103 |
кило |
к | ||
102 |
гекто |
г | ||
101 |
дека |
да | ||
10-1 |
деци |
д | ||
10-2 |
санти |
с | ||
10-3 |
милли |
м | ||
10-6 |
микро |
мк | ||
10-9 |
нано |
Н |
Таблица 4П. Соотношения между устаревшими единицами и единицами системы СИ
Название величины |
Устаревшие единицы |
Обозначение |
Соотношение с единицей СИ | |||
Длина |
ангстрем |
А |
10-10 м | |||
дюйм |
дюйм |
0,0254 м | ||||
микрон |
мк |
10-6 м | ||||
Объём |
литр |
л |
10-3 м3 | |||
Давление |
миллиметр ртутного столба |
мм рт. ст. или торр |
133,322 Па | |||
атмосфера |
атм |
101,325 кПа | ||||
бар |
бар |
105 Па | ||||
Масса |
фунт |
фн |
0, 453592 кг | |||
карат |
кар |
0,2 г | ||||
Энергия |
эрг |
эрг |
1.10-7 Дж | |||
калория |
кал |
4,184 Дж | ||||
литр-атмосфер |
л-атм |
101,325 Дж | ||||
электрон-вольт |
эВ |
1,602.10-19 Дж |
Таблица 5П. Фундаментальные постоянные
Величина |
Обозначение |
Значение |
Молярный объем ИГ (н.у.) |
Vo |
22,4138 л/моль |
Нормальная атмосфера |
P |
1,01325. 105 Па |
Постоянная Авогадро |
Na |
6,02204. 1023 моль-1 |
Универсальная газовая постоянная |
R |
8,31441 Дж/(моль. К) |
Постоянная Больцмана |
k |
1,38066.10-23 Дж/К |
Постоянная Планка |
h |
6,62618.10-34 Дж. С |
Постоянная Фарадея |
F |
96484,56 Кл/моль |
Элементарный заряд |
e |
1,60219.10-19 Кл |
Электрическая постоянная |
о |
8,85419.10-12 Ф/м |