Список вопросов к экзамену

В04-43

1. Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика. Масса, атомная и молекулярная масса. Моль. Молярная масса. Число Авогадро.

Моль вещества

Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.

Относительная молекулярная масса (или относительная атомная масса) вещества М_r – это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода. М_r = (m₀) : (m_0C / 12)

где m₀ – масса молекулы (или атома) данного вещества, m_0C – масса атома углерода.

Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С¹². Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.

Масса любого количества вещества m равна произведению массы одной молекулы m₀ на количество молекул: m = m₀N = m₀N_Aν = μν

Атомная единица массы – это 1/12 массы изотопа углерода С¹². В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса. Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10^-27 кг

Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе: ν = m / μ Массу одной молекулы вещества можно найти, если известны молярная масса и постоянная Авогадро: m₀ = m / N = m / νN_A = μ / N_A

Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С¹².

Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро (1776 – 1856).

В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц. N_A = 6,02 * 10²³ моль^-1

Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве одного моля: μ = m₀ * N_A, где m₀ – масса молекулы.

Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль = кг*моль^-1).

Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением: μ = 10^-3 * M_r [кг*моль^-1]

2. Состояние системы, термодинамические параметры состояний. Равновесное состояние. Время релаксации.

Термодинамическая система – это ограниченная область пространства, занятая ее элементами. Элементы системы (подсистемы) считаются однородными. Граница системы может быть и физической (стенки сосуда) и мысленной. Все, что вне системы – окружающая среда

Термодинамические системы бывают трех видов:

1. Изолированные (нет обмена ни веществом, ни энергией с окружающей средой). Пример – герметичный сосуд с газом с теплоизоляционной оболочкой, Вселенная в целом.

2. Замкнутые (нет обмена веществом с окружающей средой). Пример – герметичный сосуд.

3. Открытые (есть и энерго-и массообмен с окружающей средой).

Пример – костер, человек.

В химической термодинамике изучаются только изолированные и замкнутые системы.

Параметры термодинамической системы

Состояния систем характеризуются параметрами состояния и функциями состояния.

Параметры состояния системы – это свойства, однозначно характеризующие однородные части системы. Например, для идеального газа параметрами являются четыре свойства – давление P, объём V, температура T и количества молей m . Любые три из них – независимы. Это означает, что, задав произвольно любые три из четырех параметров, мы по уравнению состояния (в данном случае это будет уравнение КлапейронаМенделеева) найдем четвертый:

PV= m RT

Для более сложных систем могут появиться дополнительные параметры состояния – например, химический состав.

Равновесное состояние характеризуется неизменностью параметров во времени. Событие в термодинамике – это изменение равновесных параметров в ходе термодинамического процесса.