Тема 1.4. Термодинамічні потенціали

Енергії Гіббса та Гельмгольца, зв’язок між ними. Максимальна корисна робота ізохорного та ізобарного процесів. Критерії напрямку самочинних процесiв та рівноваги в закритих системах. Характеристичні функції. Зв'язок між ними. Температурні залежності енергії Гіббса та енергії Гельмгольца. Зв’язок ізобарно-ізотермічного та ізохорно-ізотермічного потенціалів з тепловим ефектом та зміною ентропії. Рівняння Гіббса-Гельмгольца. Стандартний потенціал утворення хімічної сполуки, його зв’язок з хімічними властивостями сполук.

Розрахунки зміни енергії Гіббса в хімічній реакції за допомогою таблиць термодинамічних величин. Визначення напрямку перебігу процесу.

Розрахунки зміни енергії Гіббса в хімічному процесi за різних температур.

Хімічний потенціал. Зв’язок хімічного потенціалу ідеального газу з його тиском. Хімічний потенціал реального газу. Фугітивність та коефіцієнт фугітивності.

Тема 1.5. Хімічна рівновага

Хімічно оборотні та хімічно необоротні реакції. Ознаки та властивості хімічної рівноваги. Зміна стану рівноваги як один з найважливіших чинників керування хімічним процесом.

Закон діючих мас. Кінетичне та термодинамічне обґрунтування закону діючих мас для стану рівноваги. Константа рівноваги та способи її вираження для газофазних ідеальних систем ( , , ). Зв’язок мiж , , . Залежність величини та розмірності константи рівноваги від форми запису рівняння хімічної реакції. Хімічна рівновага в гетерогенних системах.

Рівняння ізотерми хімічної реакції. Хімічна спорідненість. Вплив вихідного складу системи на напрямок самочинного процесу. Розрахунок константи рівноваги за рівнянням стандартної ізотерми.

Залежність положення рівноваги від зміни зовнішніх умов. Принцип рухомої рівноваги Ле Шательє – Брауна. Вплив тиску, температури, зміни концентрації компонентів, додавання інертного газу на стан рівноваги.

Залежність константи рівноваги від температури, рівняння ізобари та ізохори хімічної реакції. Методи теоретичного розрахунку констант рівноваги з використанням таблиць термодинамічних величин. Наближені та точні розрахунки за рівнянням ізобари, за величиною , за методом Тьомкіна–Шварцмана. Визначення за допомогою метода комбінування рівноваг, за логарифмами констант рівноваги реакцій утворення учасникiв процесу. Вибір оптимальних умов проведення хімічного процесу.

Розділ 2. Фазові рiвноваги та розчини

Тема 2.1. Основні поняття та визначення фазових рівноваг

Фаза, складова речовина системи, компонент, варіантність системи. Термодинамічні умови рівноваги мiж фазами. Правило фаз Гіббса. Зміна термодинамічних параметрів при фазових перетвореннях речовини.

Тема 2.2. Однокомпонентні системи

Застосування правила фаз Гіббса до однокомпонентних систем. Термодинаміка фазових перетворень. Рівняння Клаузіуса-Клапейрона, його аналіз.

Рівняння Клаузіуса-Клапейрона для процесiв випаровування та сублімації, обчислення за цими рівняннями. Температурна залежність тиску насиченої пари рідини. Нормальна температура кипіння. Методи визначення відповідних теплот фазових перетворень.

Діаграми стану однокомпонентних систем. «Р – Т» діаграма для води, її особливості. Фазова діаграма сірки. Діаграма стану діоксиду вуглецю.