Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный профессионально-педагогический

университет

Инженерно-педагогический институт

Кафедра автоматизации и технологии литейных процессов

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЕЁ ВЫПОЛНЕНИЮ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Физическая химия»

Для студентов специальности

030500.09 – Профессиональное обучение

металлургические производства)

Екатеринбург

2001

Задания к контрольной работе и методические указания к ее выполнению по дисциплине «Физическая химия». Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 2001. 40 с.

Составители: доц., канд. техн. наук, А.Г.Панчук,

доц., канд. физ.-мат. наук,. Н.А.Смирнова

Рецензент д-р техн. наук, проф. А.С.Чуркин

Одобрены на заседании кафедры автоматизации и технологии литейных процессов. Протокол от 20.09.2001, № 1.

Заведующий кафедрой Б.С.Чуркин

Рекомендованы к печати методической комиссией машиностроительного факультета ИПИ УГППУ. Протокол от 17.12.2001, № 4.

Председатель методической

комиссии МСФ ИПИ УГППУ В. П. Подогов

© Уральский государственный

профессионально-педагогический

университет, 2001

© Панчук А.Г., Смирнова Н.А., 2001

Редактор Л.И.Кузнецова

Подписано в печать 20.12.01. Формат 60х84/16. Бумага для множ. аппаратов. Печать плоская. Уч.-изд. л. 2,8. Усл.-печ. л. 2,7. Тираж 70 экз. Заказ

Издательство Уральского государственного профессионально-педагогического университета. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

Ризограф УГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

Введение

Контрольные задания – это предписание к выполнению какой-либо работы, ориентированной на достижение определенного результата, служащего показателем сформированности знаний и умений студента в процессе его обучения.

Предлагаемые контрольные задания охватывают важнейшие разделы курса «Физическая химия», который является базовым для специальной подготовки педагогов профессионального обучения по специальности 030500.09 – Профессиональное обучение (металлургические производства), такие как: «Первое начало термодинамики», «Второе начало термодинамики», «Химическое равновесие».

Целью данных методических указаний является оказание помощи студентам заочной формы обучения в самостоятельном усвоении узловых наиболее трудных моментов в содержании курса.

Контрольная работа состоит из двух частей: теоретической (написание реферата) и практической (решение задач).

В теоретической части необходимо максимально полно раскрыть вопрос. Основные положения теорий и формулировки должны отражать суть рассматриваемого вопроса. Необходимо приводить исходные положения и проводить последующие преобразования, поясненные текстом. Не допускается списывания содержания с учебника. Материал должен излагаться своими словами. Ответы должны быть конкретными и обоснованными. В конце реферата необходимо указать использованную литературу.

Педагог профессионального обучения должен не только знать физико-химические законы, но и уметь применять их для решения конкретных задач. Решение задач позволяет усвоить и глубже понять теоретические положения курса.

При решении задач необходимо давать краткие, но исчерпывающие пояснения, указывать основные законы и формулы, на которых базируется решение задачи, раскрывать смысл обозначений. Использование справочного материала должно сопровождаться ссылкой на источник.

Разделы данных методический указаний расположены в логической последовательности изложения курса. Главное внимание обращено на задачи с решениями, так как студент, выполняющий самостоятельно практическую часть контрольного задания, встретив затруднения в приемах решения задач, должен найти помощь в виде таких задач с решениями.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ПО ОСНОВНЫМ РАЗДЕЛАМ КУРСА

1. Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики непосредственно связано с законом сохранения энергии. Оно позволяет рассчитывать тепловые балансы различных процессов, в том числе и химических реакций.

1.1 Основные уравнения

Математическое выражение первого начала термодинамики для конечного изменения состояния системы выражается уравнением

, (1.1)

где – теплота, подведенная к системе или отведенная от системы;

– изменение внутренней энергии;

– работа.

Теплота, полученная системой, считается положительной. Работа считается положительной, если она совершается системой.

Изменение внутренней энергии равно

, (1.2)

где и – внутренняя энергия системы в начале и конце процесса.

Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и параметров состояния системы. В общем случае для системы с количеством вещества 1 моль

или . (1.3)

Энергия 1 моля идеального газа (отсутствуют силы взаимодействия между молекулами) не зависит ни от объема, который занимает газ

, (1.4)

ни от давления

. (1.5)

Энергия 1 моля идеального газа является функцией только температуры

. (1.6)

Этот вывод можно распространить и на реальные газы при невысоких давлениях, когда силы взаимодействия между молекулами можно не учитывать.

Внутренняя энергия, как и любое термодинамическое свойство системы, является функцией состояния, т. е. ее изменение не зависит от того, через какие промежуточные стадии идет процесс, а определяется только исходным и конечным состоянием системы.

Для бесконечно малых элементарных процессов уравнение (1.1) принимает вид

, (1.7)

где PdV – элементарная работа, совершенная системой против внешнего давления.

Теплота и работа не являются функциями состояния термодинамической системы. Они служат формами передачи энергии и связаны с процессом, а не с состоянием системы. Обозначения Q и W в уравнении (1.7) указывают на бесконечно малое количество теплоты и работы.

В термодинамике при рассмотрении многих процессов наряду с внутренней энергией широко используется термодинамическая функция – энтальпия H, которая является функцией состояния и связана с внутренней энергией соотношением

. (1.8)