Федеральное агенство по образованию

ГОУ ВПО

УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА

Кафедра Общей химии

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Методические указания и контрольные задания

для студентов заочной формы обучения

по направлению 656600 (280200) Защита окружающей среды

специальности 32.07.00 (280201) Охрана окружающей среды и

рационального использования природных ресурсов

Уфа – 2006г.

Составители: И.А. Хусаинова, И.П. Журкина, Г.М.Михеев

УДК 541.1

Физическая химия

Методические указания для студентов заочной формы обучения по направлению 656600 (280200) Защита окружающей среды по специальности 32.07.00 (28021) Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. /УГАЭС; Сост. И.А. Хусаинова, И.П. Журкина, Г.М.Михеев. Уфа. 2006. с

Приведены методические указания, контрольные задания, программа и примеры решения задач по физической химии. Предназначены для студентов ФХТ и ЭС УГАЭС заочной формы обучения.

Табл. 12 Библиогр.: 7 назв.

Рецензент: зав. кафедрой ООС и РИПР УГИС

профессор, д. т. н. Хабибуллин Р.Р.

Общие методические указания

Изучение физической химии дает возможность понять законы химии и физики, предсказать ход химического процесса и управлять им. Поэтому знание физической химии для будущих инженеров открывает большие возможности для решения многих задач, встречающихся в практической деятельности на заводах и в научно-исследовательских институтах.

Для изучения курса студентам рекомендуется следующий порядок:

материал необходимо изучать последовательно, по программе, учебнику, лекциям. Особое внимание следует обратить на усвоение понятий, определений, законов, вид уравнений и их применение, решение задач. Вопросы, возникающие в процессе изучения курса, необходимо выяснять своевременно на аудиторных занятиях или на консультациях.

Студент выполняет контрольную работу, которая состоит в решении комбинированных задач по различным разделам физической химии. К выполнению контрольной работы следует приступить только после усвоения соответствующих разделов курса. Отвечать на вопросы необходимо в той последовательности, в какой они записаны в условиях задач.

Графики, которые необходимо выполнить по условиям задач, вычерчиваются только на миллиметровой бумаге.

Вариант контрольной работы определяет преподаватель.

ПРОГРАММА

I. Введение.

Предмет и содержание курса физической химии. Основные разделы курса. Значение физической химии для химической технологии. Исторические этапы развития физической химии. Теоретические методы физической химии: термодинамический, квантово – механический, молекулярно кинетический. Экспериментальные методы физической химии.

Литература.[1,c.6-8];[2,c.5-7];[3,c.11-20].

II. Химическая термодинамика. Предмет и задачи химической термодинамики.

Первое начало термодинамики. Основные понятия и определения химической термодинамики. Система. Термодинамический процесс. Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии. Теплота и работа. Равновесные и неравновесные процессы. Основные формулировки первого закона термодинамики. Работа расширения идеального газа в изотермическом, изобарном, изохорном, изобарно - изотермическом, адиабатическом процессах. Применение первого начала термодинамики к процессам в любых системах. Внутренняя энергия. Энтальпия. Закон Гесса.

Термохимия. Применение закона Гесса к расчету тепловых эффектов. Приближенные методы расчета теплот образования и сгорания.

Теплоемкость. Связь теплоемкости с термодинамическими функциями. Зависимость теплоемкости от температуры. Истинная и средняя теплоемкости. Теплоемкость газов и твердых тел. Зависимость теплового зффекта от температуры Уравнение Кирхгоффа. Аналитический и графический методы расчета теплового эффекта. Калориметрический метод измерения тепловых эффектов.

Литература. [1,c.186-227];[ 2,c.59--81];[ 3,т.1,с.23-74];[4,c.237-269],[5,c.13-34]

Второе начало термодинамики. Термодинамически обратимые и необратимые процессы. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Энтропия. Второе начало термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Энтропия как критерий равновесия и направления самопроизвольных процессов в изолированных системах. Изменение энтропии при фазовых превращениях, при изотермическом сжатии, при нагревании системы, при кристаллизации переохлажденной жидкости. Изменение энтропии идеального газа, при взаимной диффузии идеальных газов. Применение таблиц стандартных величин для расчетов изменения энтропии в ходе химической реакции при различных температурах и концентрациях. Характеристические функции. Термодинамические потенциалы. Энергия Гельмгольца. Энергия Гиббса. Уравнение Гиббса - Гельмгольца. Применение энергии Гиббса и Гельмгольца в качестве критериев направления самопроизвольных процессов и равновесия в изотермических системах.

Химический потенциал. Химический потенциал идеального и реального газов. Фугитивность.

Влияние температуры и давления на энергию Гиббса, Гельмгольца, химический потенциал вещества.

Статистический характер второго закона термодинамики.

Литература. [ 1,с.235-265], [2,c.81-108],[3,т.1,с.74-104];[4,c.273-316],[5,c.50-59]

Химическое равновесие. Общие условия химического равновесия. Закон действующих масс. Уравнение изотермы химической реакции и константа равновесия. Уравнение изотермы и направление химической реакции. Стандартная энергия Гиббса реакции. Расчет стандартной энергии Гиббса реакции по стандартным энергиям Гиббса образования. Константа равновесия химической реакции и разные способы выражения состава реакционной смеси. Влияние давления на равновесие химической реакции. Принцип смешения равновесия. Влияние температуры на химическое равновесие. Уравнение изобары и изохоры реакции. Интегральная форма зависимости изменения энергии Гиббса и константы равновесия от температуры. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

Литература.[1,c.265-289];[2,c.108-121];[3,т.1,c.247-306];[4,c.427-484].

Третий закон термодинамики. Расчет химического равновесия. Тепловая теорема Нернста. Формулировка теоремы. Следствия. Постулат Планка. Абсолютные энтропии химических соединений.

Литература.[1,с.289-299];[2,c.124-151],[3,т.1,c.91-104],[5,c.36-49]