книги из ГПНТБ / ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв

О. Г. ФІЛЕНКО

ЗБІРНИК

ЗАДАЧ З ФІЗИЧНОЇ

ХІМІЇ

ВИДАВНИЦТВО «ВИЩА ШКОЛА»

К И ї В — 1 9 7 З

ПЕРЕДМОВА

Пропонований збірник є навчальним посібником з курсу фізичної хімії для сту­ дентів металургійних спеціальностей вищих навчальних закладів.

Матеріал посібника відповідає прийнятій для цих спеціальностей програмі з фізичної хімії.

Розв'язування задач, складених на матеріалі металургійного виробництва, дає змогу студентам глибше засвоїти теоретичний матеріал і краще розібратися в багатьох питаннях спеціальних курсів.

При складанні посібника були використані матеріали з найпоширеніших під­ ручників, задачників, монографій і довідників, частину задач складено на основі експериментальних і теоретичних даних металургійних систем.

Задачі перероблено у відповідності з прийнятими тепер термінами, позначен­ нями, одиницями вимірювання фізичних величин за СІ.

У розділі «Термічний аналіз» використано практичні величини, і тому темпера­ тура вимірюється в градусах Цельсія.

Матеріал збірника поділено на сім частин, кожна з яких у свою чергу складається з розділів. На початку кожного розділу викладено теоретичний матеріал, який потріб­ ний для розв'язування задач (означення, закони, формули і т. д.), після чого наведено розв'язання найтиповіших задач.

Автор висловлює глибоку подяку за ряд цінних вказівок при складанні задачни­ ка рецензентам проф. А. С. Афанасьеву, співробітникам кафедри фізичної хімії Дніпропетровського металургійного інституту, проф. В. В. Фесенку і буде вдячний за критичні зауваження, поради і пропозиції щодо поліпшення книги.

Автор

ОДИНИЦІ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Замість восьми державних стандартів на одиниці фізичних величин, які діють тепер, Всесоюзний науково-дослідний інститут метрології ім. Д . І. Менделєєва роз­ робив проект єдиного державного стандарту на допущені для застосування в СРСР одиниці вимірювання фізичних величин.

Державний комітет стандартів Ради Міністрів СРСР схвалив цей проект і реко­ мендує його як єдиний стандарт на одиниці фізичних величин.

В основу сукупності одиниць, установленої стандартом для обов'язкового ви­ користання, покладено одиниці міжнародної системи, рекомендованої для практич­ ного застосування Генеральною конференцією з питань мір і ваги.

У стандарті наведено найменування, позначення, словесні означення, розмір­ ності і правила застосування 94 найважливіших одиниць міжнародної системи, у тому числі 7 основних, 2 допоміжних і 85 похідних, замість 35 одиниць, передбачених ГОСТ 9867—61. У систему одиниць СІ введено одиницю кількості речовини моль як

З

Для вимірювання температури в СІ прийнято термодинамічну температурну шкалу з одиницею кельвін (К) замість попередньої — градус Кельвіна (°К), а для різниці температур — кельвін (К) замість попереднього градуса (град).

Дл я визначення практичних результатів температури допускається застосування міжнародної практичної температурної шкали з одиницею градус Цельсія ("С), а для позначення різниці температур — градус Цельсія (°С) замість попереднього градуса

(град).

З похідних одиниць, утворених з основних семи одиниць СІ, деякі мають власні найменування: ньютон, ом, вольт, паскаль, джоуль та ін.

Найменування похідних одиниць, які не мають власної назви, утворюється з найменування кількох простих одиниць внаслідок множення або ділення одних оди­ ниць на інші. Наприклад, найменування одиниці вимірювання питомого електрич­ ного опору утворюється внаслідок множення одиниці опору на одиницю довжини

на іншу, рекомендується застосовувати косу риску (наприклад, м/с) або добуток чи­ сельника на від'ємний степінь знаменника (наприклад, м • с — ' ) . При застосуванні ко­ сої риски добуток одиниць у знаменнику слід брати в дужки, наприклад: Д ж / ( к г • К).

Стандартом введено для вимірювання тиску і напруги нову одиницю — паскаль з позначенням Па замість попередньої одиниці ньютон на квадратний метр, для вимі­ рювання сили світла — канделу замість свічки. Для одиниці часу секунди замість позначення сек прийнято позначення с, для одиниці електричної провідності — си­ менса замість позначення з трьох букв сим — позначення з двох букв См, для одиниці .кількості електрики — кулона — позначення Кл.

Буквені позначення одиниць слід друкувати малими буквами тим самимшрифтом, що й текст, крім позначення одиниць, назви яких утворені з прізвищ учених (ампер, вольт, кельвін, кулон, ньютон, ом, паскаль). Позначення цих одиниць пи­ шуть з великої букви (А, В, К, Кл, Н, Ом, Па).

Поряд з одиницями СІ проектом стандарту рекомендовано позасистемні одиниці: тонна (т) — для маси, хвилина (хв), година (год), доба (доб) — для часу, літр (л) — для об'єму, гектар (га) — для площі.

У проекті ГОСТ дано одиниці, які тимчасово допускається застосовувати і які будуть вилучені з застосування до 1 січня 1975 р. Це ангстрем (А), калорія (кал), центнер (ц), бар (бар), міліметр водяного стовпа (мм вод. ст.), міліметр ртутного стов­

ниць фізичних величин, які широко застосовуються в курсі фізичної хімії. Одиниці для величин, не включених у стандарт, утворені за правилами когерентних (узгодже­ них) одиниць.

Стандартом допускається застосування кратних і дольових одиниць вимірювань, найменування яких утворюється приєднанням приставок, наведених у табл. 2, до найменування вихідних одиниць. Якщо вихідна одиниця має власне найменування, то приставки пишуть разом з найменуванням вихідної одиниці. Позначення пристав­

вують тільки в найменуваннях одиниць, що вже поширилися (гектар, декалітр, деци­

мікрограм, нанограм, що дає змогу повністю уникнути таких одиниць, як гама, мілігама та інші, які визначають масу і часто зустрічаються у фізичній хімії.

У фізичній хімії є й деякі специфічні величини: атомна одиниця, число Авогадро, мольний об'єм ідеального газу, універсальна газова стала і т. д.

Масу частинок (молекул, атомів, іонів) виражають двома способами: в кілогра­ мах (система СІ) і у вигляді відносної величини (атомної одиниці маси).

За атомну одиницю маси по вуглецевій шкалі прийнято одну дванадцяту частину маси ізотопу вуглецю з масовим числом 12; цю одиницю скорочено позначають бук­ вами а. о. м. або латинською буквою її.

I . ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ

РІВНЯННЯ ПЕРШОГО ЗАКОНУ ТЕРМОДИНАМІКИ

Перший закон термодинаміки визначається рівнянням

поглинається системою, і від'ємною, якщо теплота виділяється систе­ мою; AU вважається додатною, якщо внутрішня енергія системи збіль­ шується, і від'ємною, якщо внутрішня енергія зменшується; роботу А вважають додатною, якщо система виконує роботу, і від'ємною, якщо робота виконується над системою.

від 7\до Г 2 , Дж • кмоль-1 • К - 1 .

Співвідношення між ентальпією і внутрішньою енергією системи

При сталому тиску (р = const) зміна ентальпії визначається таким