- •Рабочая программа дисциплины Физико-химические основы процессов микро- и нанотехнологии
- •210100 – Электроника и наноэлектроника
- •222900 – Нанотехнологии и микросистемная техника
- •Предмет и методы физической химии, ее основные разделы
- •Становление и развитие физической химии как самостоятельной научной дисциплины, основные этапы ее развития
- •Химическая связь, строение молекул, теория валентных связей
- •8. Химическая связь, строение молекул, теория молекулярных орбиталей
- •9. Химическая связь в координационных соединениях
- •10. Типы химической связи
- •11. Понятие кристалл. Описание атомно-кристаллической структуры.
- •16. Квазикристаллы
- •18. Двойникование кристаллов
- •20. Термодинамические процессы
- •21. Начала термодинамики. Нулевое (общее) начало термодинамики
- •22. Первое начало термодинамики
- •24. Применение первого начала к химическим процессам
- •25. Второе начало термодинамики
- •26. Термодинамическое определение энтропии, ее свойства
- •27. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца
- •28. Вероятностная (статистическая) трактовка понятия энтропии
- •29. Третий закон термодинамики
- •Учебно-методические материалы по дисциплине
- •Задачи по квантовой механике, строению атома
- •Волны де-Бройля
- •Соотношение неопределенностей Гайзенберга
- •1.3. Атом водорода
- •Атомы щелочных металлов
- •Многоэлектронные атомы
- •1.5.Х. Пример np2- конфигурации в схеме ls- связи.
- •1.5.Х. Пример np2- конфигурации в схеме jj- связи
- •Момент импульса
- •Правила Хунда
- •Рентгеновские спектры
- •Магнитные свойства атомов
- •1.9.X. Рассчитать энергию отдачи r атома (ядра) при испускании им кванта энергией e. Найти отношение ширины линии г кванта к энергии отдачи r.
- •Строение молекул
- •2.1. Химическая связь
- •Задачи по термодинамике
- •1.24. Теплоемкость идеального газа, степени свободы
- •1.25. Кпд цикла Карно
- •Фундаментальные физические постоянные
21. Начала термодинамики. Нулевое (общее) начало термодинамики
Постулат существования состояния термодинамического равновесия. Постулирование существования особого интенсивного параметра состояния – температуры. Термодинамический смысл температуры. Температура в статистической механике. Уравнение состояния термодинамической системы. Уравнение Менделеева- Клапейрона. уравнение Ван-дер-Ваальса.
22. Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики (δQ = dU + δA). Внутренняя энергия – функция состояния системы. Теплота и работа – способы передачи энергии (функции перехода). Применение первого начала к характеристике идеальных термодинамических процессов. Уравнение адиабаты.
Теплоемкость и формы ее выражения. Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме cV и постоянном давлении cp, формула Майера: cp – cV = R. Энергия поступательного и вращательного движений молекулы как целого и колебаний атомов внутри молекулы. Количество степеней свободы молекулы. Распределение энергии по степеням свободы. Температурная зависимость теплоемкости.
Теплоемкость твердых тел. Внутренняя энергия и теплоемкость твердого тела. Закон Дюлонга- Пти. Правило Неймана – Коппа. Температурная зависимость теплоемкости.
Трудности классической теории теплоемкости.
23. Квантовая теория теплоемкости
Кристалл как совокупность квантовых гармонических осцилляторов. Фононы. Среднее значение энергии осциллятора. Функция распределения числа нормальных колебаний по частоте.
Квантовая теория теплоёмкости Эйнштейна.
Модель Дебая. Характеристическая температура Дебая D.
Вклад в теплоемкость электронов проводимости.
Магнитная составляющая теплоемкости.
24. Применение первого начала к химическим процессам
Термохимия – раздел термодинамики. Тепловые эффекты реакций. Экзо- и эндотермические превращения. Тепловые эффекты химических реакций при постоянном объеме (QV) и давлении (Qp). Закон Гесса. Стандартное состояние. «Стандартные» термодинамических величин.
Следствия из закона Гесса. Термохимические уравнения. Теплоты образования, плавления, испарения. Роль термических процессов в технологии.
Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры, уравнение Кирхгофа: dQV/dT=-(cVкон - cVисх).
25. Второе начало термодинамики
Содержание второго начала термодинамики, его формулировки. Постулаты Кельвина и Клаузиуса, их эквивалентность. Вечный двигатель II рода. Термодинамический обратимый процесс характеризуется максимально возможной величиной работы.
КПД тепловой машины. Цикл Карно. Теоремы Карно (1. =1-T2/T1, 2. =max). Работа холодильника. Холодильный коэффициент .
Абсолютная термодинамическая шкала температур.
26. Термодинамическое определение энтропии, ее свойства
Равенство Q1/T1 + Q2/T2 = 0 для обратимого цикла Карно. Равенство ∮q/T = 0 для любого замкнутого обратимого процесса; приведенная температура. Определение энтропии как функции состояния (dS = Q/T).
Неравенства dS > qnrev/T, ∮q/T ≤ 0 для необратимого цикла. Направление протекания процессов в изолированных системах и термодинамические условия равновесия. Закон возрастания энтропии. Формулировка второго начала термодинамики, основанная на понятии энтропии.
Вычисление энтропии для изотермического, изобарического и изохорического процессов идеального газа.