2.Содержание теоретического раздела дисцилины

4 Семестр Тема 1. Первый закон термодинамики

Термодинамические системы и термодинамические параметры. Фаза и компонент. Внутренняя энергия, энтальпия, теплота и работа. Функции состояния и функции процесса. Закон Гесса. Связь тепловых эффектов при постоянном объеме и постоянном давлении. Стандартные энтальпии образования и сгорания соединений. Способы расчета тепловых эффектов химических реакций.

Теплоемкость истинная и средняя. Теплоемкость удельная и молярная. Уравнение Кирхгофа. Расчет тепловых эффектов при различных температурах с использованием данных о температурной зависимости теплоемкости.

Рекомендуемая литература: [1, с. 7–31], [2].

Вопросы для самоконтроля

1. Какие из следующих свойств системы являются экстенсивными: плотность, давление, масса, температура, показатель преломления?

2. Какие процессы из перечисленных можно назвать самопроизвольными: сжимание пружины, работа аккумулятора, нейтрализация кислоты щелочью, ржавление железа, переход тепла от холодного тела к горячему?

3. Верно ли утверждение о том, что нагретое тело обладает некоторым запасом теплоты?

4. При каких условиях должны протекать процессы, чтобы изменение внутренней энергии была равна теплоте процесса? Приведите пример такого процесса.

5. Процесс перехода любого вещества Х из конденсированного состояния в газ всегда эндотермический, то есть происходит с поглощением системой тепла. Какая из характеристик Δ_fH°X(кр) или Δ_fH°X(г) 1) будет больше? 2) будет больше по абсолютной величине? Могут ли эти характеристики иметь разные знаки?

6. Будет ли изменяться внутренняя энергия идеального газа при постоянной температуре, если этот газ подвергнуть изотермическому сжатию или расширению?

7. В чем различие теплоты процесса и энтальпии процесса? Могут ли они быть равны друг другу?

8. Можно ли рассчитать изменение энтальпии в ходе таких химических процессов, которые не осуществимы в данных условиях?

9. Дайте определение понятия «теплоемкость». Является ли теплоемкость функцией состояния. Может ли теплоемкость вещества иметь отрицательное значение, быть равной нулю или бесконечности?

10. Какие виды теплоемкости Вы знаете? С использованием какой теплоемкости расчет теплоты процесса можно провести точнее?

11. Какая из теплоемкостей воды в твердом, жидком или газообразном состояниях имеет наибольшее значение при комнатной температуре и почему?

12. Какими эмпирическими уравнениями зависимости теплоемкости от температуры пользуются при выводе интегрального уравнения Кирхгофа? Какова область (р и Т) применения этих эмпирических уравнений?

13. Может ли изменение теплоемкости химической реакции иметь отрицательное значение, быть равной нулю или бесконечности?

14. При каких условиях тепловой эффект химической реакции не зависит от температуры?

Тема 2. Второе начало термодинамики. Энтропия. Термодинамические потенциалы

Самопроизвольные и несамопроизвольные, термодинамически обратимые и необратимые процессы. Работа и теплота обратимого процесса. Энтропия. Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах. Изменение энтропии в процессах нагревания веществ, смешения идеальных газов, при фазовых переходах, в электрохимических элементах. Постулат Планка. Абсолютная энтропия веществ и ее вычисление. Расчет изменения энтропии в ходе химической реакции при различных температурах. Объединенное выражение первого и второго начала термодинамики.

Характеристические функции. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Максимальная полезная работа. Изменение термодинамических потенциалов как критерий направления протекания процессов. Расчет изменения энергии Гиббса и энергии Гельмгольца в различных процессах. Таблицы стандартных энергий Гиббса. Уравнение Гиббса — Гельмгольца.

Системы переменного состава. Термодинамические условия равновесия в системах переменного состава. Химический потенциал, зависимость его от давления для идеальных и реальных систем. Летучесть, коэффициент летучести.

Рекомендуемая литература: [1, с. 32–59], [2].