Раздел 1 физическая химия

Тема 1.1 Молекулярно-кинетическая теория агрегатных состояний вещества

Студент должен:

иметь представление о:

• строении жидкости и свободной поверхностной энергии, поверхностном натяжении, поверхностно – активных веществах (ПАВ), поверхностно – неактивных веществах (ПНАВ), их практическое применение;

• процессах парообразования и кипения, теплоте испарения;

• жидкокристаллическом состоянии вещества и различиях между кристаллическими и аморфными веществами;

• типах связей в кристаллических решетках;

• плавлении и отвердевании веществ;

• плазмохимии, ее значении, перспективах использования в технологии нефтегазопереработки и нефтехимии.

Знать:

• физические свойства газов и жидкостей;

• характерные свойства вещества в каждом его физическом состоянии;

• отличие газов от других агрегатных состояний веществ;

• понятие «идеальный» газ и условия при которых он существует;

• законы идеальных газов, их математическое и графическое выражение;

• физический смысл и область применения уравнения состояния идеального газа;

• причины отличия свойств реальных газов от идеальных;

• физический смысл и область применения уравнения Ван – дер – Ваальса;

• смысл уравнения Дальтона;

• сущность вязкости жидкостей, роль вязкости и текучести в химической технологии;

• устройство вискозиметра Оствальда;

• характеристику плазменного состояния вещества и использование плазмы в химической технологии.

Уметь:

• выполнять расчеты по свойствам газов и газовых смесей;

• выполнять расчеты состава газовой смеси и производить перерасчет состава смесей, выраженных различными способами.

• проводить наблюдения за экспериментом, используя приборы и лабора­торное оборудование;

• определять вязкость в лабораторных условиях капиллярным мето­дом.

Сравнение агрегатных состояний с точки зрения кинетической энергии частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

Газообразное состояние. Газ как рабочее тело, его параметры состоя­ния. Идеальный газ. Газовые законы, их математическое и графическое выра­жение. Следствия газовых законов.

Универсальное уравнение состояния идеального газа - уравнение Кла­пейрона- Менделеева . Универсальная газовая постоянная и ее физический смысл и размерность.

Реальные газы. Давление и вакуум. Причины отклонений свойств реаль­ных газов от идеальных газовых законов.

Критическое состояние. Коэффициенты сжимаемости.

Газовые смеси, параметры их состояния, способы выражения состава смесей. Парциальные давления газов в смеси. Закон Дальтона. Правило адди­тивности.

Общая характеристика жидкого состояния. Современные взгляды на структуру жидкостей. Ассоциация. Свободная энергия поверхности (СЭП) жидкости. Поверхностное натяжение. Явление смачивания.

Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества, их прак­тическое значение.

Вязкость. Ее физическая сущность, зависимость от различных факторов. Формула Ньютона. Виды вязкости. Текучесть. Способы определения. Роль вяз­кости жидкостей и газов в химической технологии. Процессы парообразования и испарения. Киломольная теплота испарения. Правило Трутона.

Твердое состояние. Тела кристаллические и аморфные. Общая характе­ристика кристаллического состояния. Плавление и отвердевание (кристаллиза­ция). Кривые охлаждения. Основные виды кристаллических решеток.

Плазма: общая характеристика.

Методические указания

При изучении этой темы следует обратить внимание на отличие реального газа от идеального и на то, как они связываются в написании уравнения состояния. Какие поправки введены в уравнение состояния реального газа и что они учитывают, когда можно при расчетах пользоваться уравнением идеального газа, а когда надо использовать уравнение состояния реального газа.

При изучении жидкого состояния вещества надо обратить внимание на особенности жидкостей, физический смысл поверхностного натяжения, вязкости, а также на методы их определения.

При изучении твердого состояния вещества надо уяснить отличие кристаллических веществ от аморфных и как это отражается на графике t_охл. – время.

Лабораторная работа 1

Практическое занятие 1

Вопросы для самоконтроля

1. Вывести основное уравнение молекулярно- кинетической теории газов.

2. Вывести уравнение идеального газа.

3. Физический смысл универсальной газовой постоянной, ее численные значения и размерность.

4. Закон Дальтона.

5. Написать уравнение Ван-дер-Ваальса.

6. Отличия реальных газов от идеальных.

7. Особенности жидкого состояния вещества.

8. Что называется поверхностным натяжением? Методы его определения.

9. Вязкость, ее определение с помощью вискозиметра Оствальда. Опреде­ление вязкости методом падающего шарика.

10. Что такое кристаллическая решетка?

11. Что такое полиморфизм, аллотропия, изоморфизм, анизотропия?

12. Какие вещества называются аморфными?

13. График зависимости: t – время для кристаллических и аморфных веществ.

Литература: [1], с.9-43; [2], с.13-67; [3], с.14-38; [4], с.4-23