Б2. Б. 4 введение в термодинамику

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Б2.Б.4 ВВЕДЕНИЕ В ТЕРМОДИНАМИКУ

 

Направление подготовки – 020100.62 Химия

 

Профиль подготовки – физическая химия

 

Квалификация выпускника – бакалавр

 

Форма обучения – очная

 

 

Краснодар 2011

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 020100.62 Химия, на основании типовой (примерной) учебной программы и учебного плана основной образовательной программы подготовки бакалавра по направлению 020100.62 Химия.

 

Рецензент (-ы): ФИО, должность, место работы

 

Доценко С.П., заведующий кафедрой органической, физической и коллоидной химии ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», д.х. н., профессор

 

Богатов Н.М., д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой физики и информационных систем ФГБОУ ВПО КубГУ

Составитель (-ли):

Заболоцкий В.И., доктор хим. наук, профессор, заведующий кафедры физической химии ФГБОУ ВПО КубГУ

 

 

Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры физической химии 23.08.2011 № 1

 

 

Заведующий кафедрой физической химии,	___________________	В.И. Заболоцкий
доктор хим. наук, профессор

 

 

Рабочая программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии факультета химии и высоких технологий 02.09.2011 г. протокол № 1

 

Председатель УМК факультета химии и высоких технологий доктор хим. наук, профессор

_________________

Н. В. Шельдешов

 

 

А ннотация рабочей учебной программы дисциплины

«Введение в термодинамику»

 

Дисциплина «Введение в термодинамику» включена в учебный план направления 020100.62 Химия в качестве дисциплины математического и естественнонаучного цикла федерального компонента учебного плана, его базовой части.

1. Цель учебной дисциплины «Введение в термодинамику» состоит в формировании у студента систему физико-химических представлений о качественных и количественных закономерностях протекания химических процессов.

2. Задачи учебной дисциплины:

– познакомить учащихся с основными термодинамическими и кинетическими закономерностями протекания химических процессов;

– дать основы учения о химическом и фазовом равновесии, растворах (включая растворы электролитов);

– вскрыть особенности химических и транспортных процессов, протекающих в системах с электрическими заряженными частицами;

3. Общая трудоемкость учебной дисциплины «Введение в термодинамику» составляет 144 часа или 4 зачетные единицы.

4. Учебная работа по данной дисциплине предполагает проведение лекционных и лабораторных занятий, самостоятельное выполнение студентами теоретических и практических заданий, а также выполнение самостоятельных учебно-исследовательских работ.

5. Формы отчетности по учебной дисциплине «Введение в термодинамику» – экзамен.

6. В процессе изучения дисциплины «Введение в термодинамику» у студентов формируются следующие компетенции:

Знать:

– использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования(ОК-6).

Уметь:

– применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования(ОК-6);

Владеть:

- владеет методами регистрации и обработки результатов химически экспериментов(ПК-8).

- владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии)(ПК-2)

7. При изучении дисциплины используются такие образовательные технологии как презентации, компьютерное тестирование, расчетно-графические лабораторные работы по дисциплине «Введение в термодинамику».

 

1. Цели и задачи освоения дисциплины

Цель учебной дисциплины «Введение в термодинамику» состоит в формировании у студента систему физико-химических представлений о качественных и количественных закономерностях протекания химических процессов.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина «Введение в термодинамику» относится к математическому, естественно - научному циклу и ФГОС ВПО по специальности Химия.

Изучение дисциплины «Введение в термодинамику» должно предшествовать изучению таких дисциплин естественно - научного цикла, как аналитическая химия, физическая химия, органическая химия, коллоидная химия, дисциплины профессионального цикла.

 

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Требования к результатам освоения дисциплины:

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии) (ПК-2);

владеет методами регистрации и обработки результатов химически экспериментов (ПК-8);

Приведенные выше компетенции бакалавров вырабатываются в ходе выполнения обучающимися требований ООП бакалавриата, а также в ходе формирования межличностных отношений. Компетенции могут дополняться высшими учебными заведениями в ходе подготовки бакалавров с учетом содержания вариативных дисциплин, введения дополнительных требований к выполнению ООП или спецификой содержания их подготовки и рекомендаций работодателей.

4. Содержание и структура дисциплины

 

4.1. Содержание разделов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля	Разработано с участием представителей работодателей (указать организацию)
	Основы химической термодинамики.	Термодинамические системы. Основные понятия и определения. Координаты и потенциалы термодинамических систем. Обобщенная работа. Уравнения состояния. Нулевой закон термодинамики (закон термического равновесия).	Устный опрос
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, энтальпия. Математические и физические свойства внутренней энергии, энтальпии, теплоты и работы.	Тест №1
Приложение I начала термодинамики к химическим и физико-химическим процессам.	Контрольная работа №1
Второй закон термодинамики и его формулировка Уравнения второго начала термодинамики. Энтропия как функция состояния и методы ее вычисления. Неравенство Клаузиуса. Изменение энтропии в изолированных и адиабатических системах.	Коллоквиум
Фундаментальные уравнения Гиббса.Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов в изобарно-изотермических и изохорно-изотермических условиях. Уравнения Гиббса-Гельмгольца.	Контрольная работа №2

 

 

4.2. Структура дисциплины

	Трудоемкость, часов
1 семестр	Х семестр	Всего
Общая трудоемкость
Аудиторная работа:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР)
Расчетно-графическое задание (РГЗ)
Реферат (Р)
Эссе (Э)
Самостоятельное изучение разделов
Контрольная работа (К)[1]
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам и т.д.)
Подготовка и сдача экзамена[2]
Вид итогового контроля	Экзамен

 

 

4.3. Разделы дисциплины, изучаемые в семестрах

Семестр 1

 

№ раз- дела	Наименование разделов	Количество часов
Всего	Аудиторная работа	Самостоятельная работа
Л	ПЗ	ЛР
	Основы химической термодинамики
	Всего:

 

Лекционные занятия

№	Тема	Час.
1.	Термодинамические системы. Основные понятия и определения. Координаты и потенциалы термодинамических систем. Обобщенная работа. Уравнения состояния.
2.	Нулевой закон термодинамики (закон термического равновесия).
3.	Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, энтальпия.
4.	Математические и физические свойства внутренней энергии, энтальпии, теплоты и работы.
5.	Закон Гесса и его следствия. Расчет тепловых эффектов химических реакций при стандартных условиях.
6.	Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры (Закон Кирхгоффа).
7.	Уравнения второго начала термодинамики. Энтропия как функция состояния и методы ее вычисления. Неравенство Клаузиуса. Изменение энтропии в изолированных и адиабатических системах.
8.	Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца.
9.	Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов в изобарно-изотермических и изохорно-изотермических условиях. Уравнения Гиббса-Гельмгольца

 

 

Практические занятия

 

Учебным планом не предусмотрено.

 

Лабораторные работы

№	Тема	Час.
1.	Определение теплового эффекта химической реакции нейтрализации кислоты щелочью.
2.	Определение теплового эффекта химической реакции гидратации соли.
3.	Определение энергии сгорания органического вещества.
4.	Определение относительной молекулярной массы вещества в газообразном состоянии.
5.	Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана – Дезорма.
6.	Измерение теплоемкости металлов, солей и оксидов.
7.	Изучение химического равновесия в гомогенной системе жидкость – пар.
8.	Изучение равновесия гомогенной реакции в растворе.
9.	Определение константы ионообменного равновесия.

 

 

Образовательные технологии

Семестр	Вид занятия (Л, ПР, ЛР)	Используемые интерактивные образовательные технологии	Количество часов
	Л	Мультимедиа-проектор, ноутбук, интерактивная доска	36
ПР	-
ЛР	УЛК «Химия» с ПК и программным обеспечением	36
Итого:	72

 

 

Интернет-ресурсы

1. Электронная библиотечная система издательства "Лань"

Nature Publishing Group

Научная электронная библиотека (НЭБ)

4. Scopus - мультидисциплинарная реферативная база данных

5. Электронная библиотечная система BOOK.ru

6. Коллекция журналов издательства Elsevier на портале ScienceDirect

 

7.5 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Методические рекомендации студентам по организации изучения дисциплины "Введение в термодинамику"

 

Успешное освоение дисциплины предполагает активное, творческое участие студента путем планомерной, повседневной работы.

Общие рекомендации

Изучение дисциплины следует начинать с проработки рабочей программы, особое внимание, уделяя целям и задачам, структуре и содержанию курса.

Работа с конспектом лекций

Просмотрите конспект сразу после занятий, отметьте материал конспекта лекций, который вызывает затруднения для понимания. Попытайтесь найти ответы на затруднительные вопросы, используя рекомендуемую литературу. Если самостоятельно не удалось разобраться в материале, сформулируйте вопросы и обратитесь за помощью к преподавателю на консультации или ближайшей лекции.

Регулярно отводите время для повторения пройденного материала, проверяя свои знания, умения и навыки по контрольным вопросам.

Лекции

Методика чтения лекций

Лекции являются одним из основных методов обучения по дисциплине, которые должны решать следующие задачи:

® изложить важнейший материал программы курса, освещающий основные моменты;

® развить у студентов потребность к самостоятельной работе над учебной и научной литературой.

Главной задачей каждой лекции является раскрытие сущности темы и анализ ее главных положений. Рекомендуется на первой лекции довести до внимания студентов структуру курса и его разделы, а в дальнейшем указывать начало каждого раздела, суть и его задачи, а, закончив изложение, подводить итог по этому разделу, чтобы связать его со следующим.

Содержание лекций

Содержание лекций определяется рабочей программой курса. Крайне желательно, чтобы каждая лекция охватывала и исчерпывала определенную тему курса и представляла собой логически вполне законченную работу. Лучше сократить тему, но не допускать перерыва ее в таком месте, когда основная идея еще полностью не раскрыта.

Лабораторные занятия

Методика проведения лабораторных занятий

Целями проведения лабораторных работ являются:

® установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения положений теории;

® обучение студентов умению анализировать полученные результаты;

® контроль самостоятельной работы студентов по освоению курса;

® обучение навыкам профессиональной деятельности

Цели лабораторного практикума достигаются наилучшим образом в том случае, если выполнению эксперимента предшествует определенная подготовительная внеаудиторная работа. Поэтому преподаватель обязан довести до всех студентов график выполнения лабораторных работ с тем, чтобы они могли заниматься целенаправленной домашней подготовкой.

Перед началом очередного занятия преподаватель должен удостовериться в готовности студентов к выполнению лабораторной работы путем короткого собеседования и проверки наличия у студентов заготовленных

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Б2.Б.4 ВВЕДЕНИЕ В ТЕРМОДИНАМИКУ

 

Направление подготовки – 020100.62 Химия

 

Профиль подготовки – физическая химия

 

Квалификация выпускника – бакалавр

 

Форма обучения – очная

 

 

Краснодар 2011

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 020100.62 Химия, на основании типовой (примерной) учебной программы и учебного плана основной образовательной программы подготовки бакалавра по направлению 020100.62 Химия.

 

Рецензент (-ы): ФИО, должность, место работы

 

Доценко С.П., заведующий кафедрой органической, физической и коллоидной химии ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», д.х. н., профессор

 

Богатов Н.М., д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой физики и информационных систем ФГБОУ ВПО КубГУ

Составитель (-ли):

Заболоцкий В.И., доктор хим. наук, профессор, заведующий кафедры физической химии ФГБОУ ВПО КубГУ

 

 

Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры физической химии 23.08.2011 № 1

 

 

Заведующий кафедрой физической химии,	___________________	В.И. Заболоцкий
доктор хим. наук, профессор

 

 

Рабочая программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии факультета химии и высоких технологий 02.09.2011 г. протокол № 1

 

Председатель УМК факультета химии и высоких технологий доктор хим. наук, профессор

_________________

Н. В. Шельдешов

 

 

А ннотация рабочей учебной программы дисциплины

«Введение в термодинамику»

 

Дисциплина «Введение в термодинамику» включена в учебный план направления 020100.62 Химия в качестве дисциплины математического и естественнонаучного цикла федерального компонента учебного плана, его базовой части.

1. Цель учебной дисциплины «Введение в термодинамику» состоит в формировании у студента систему физико-химических представлений о качественных и количественных закономерностях протекания химических процессов.

2. Задачи учебной дисциплины:

– познакомить учащихся с основными термодинамическими и кинетическими закономерностями протекания химических процессов;

– дать основы учения о химическом и фазовом равновесии, растворах (включая растворы электролитов);

– вскрыть особенности химических и транспортных процессов, протекающих в системах с электрическими заряженными частицами;

3. Общая трудоемкость учебной дисциплины «Введение в термодинамику» составляет 144 часа или 4 зачетные единицы.

4. Учебная работа по данной дисциплине предполагает проведение лекционных и лабораторных занятий, самостоятельное выполнение студентами теоретических и практических заданий, а также выполнение самостоятельных учебно-исследовательских работ.

5. Формы отчетности по учебной дисциплине «Введение в термодинамику» – экзамен.

6. В процессе изучения дисциплины «Введение в термодинамику» у студентов формируются следующие компетенции:

Знать:

– использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования(ОК-6).

Уметь:

– применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования(ОК-6);

Владеть:

- владеет методами регистрации и обработки результатов химически экспериментов(ПК-8).

- владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии)(ПК-2)

7. При изучении дисциплины используются такие образовательные технологии как презентации, компьютерное тестирование, расчетно-графические лабораторные работы по дисциплине «Введение в термодинамику».

 

1. Цели и задачи освоения дисциплины

Цель учебной дисциплины «Введение в термодинамику» состоит в формировании у студента систему физико-химических представлений о качественных и количественных закономерностях протекания химических процессов.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина «Введение в термодинамику» относится к математическому, естественно - научному циклу и ФГОС ВПО по специальности Химия.

Изучение дисциплины «Введение в термодинамику» должно предшествовать изучению таких дисциплин естественно - научного цикла, как аналитическая химия, физическая химия, органическая химия, коллоидная химия, дисциплины профессионального цикла.

 

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Требования к результатам освоения дисциплины:

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии) (ПК-2);

владеет методами регистрации и обработки результатов химически экспериментов (ПК-8);

Приведенные выше компетенции бакалавров вырабатываются в ходе выполнения обучающимися требований ООП бакалавриата, а также в ходе формирования межличностных отношений. Компетенции могут дополняться высшими учебными заведениями в ходе подготовки бакалавров с учетом содержания вариативных дисциплин, введения дополнительных требований к выполнению ООП или спецификой содержания их подготовки и рекомендаций работодателей.

4. Содержание и структура дисциплины

 

4.1. Содержание разделов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля	Разработано с участием представителей работодателей (указать организацию)
	Основы химической термодинамики.	Термодинамические системы. Основные понятия и определения. Координаты и потенциалы термодинамических систем. Обобщенная работа. Уравнения состояния. Нулевой закон термодинамики (закон термического равновесия).	Устный опрос
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, энтальпия. Математические и физические свойства внутренней энергии, энтальпии, теплоты и работы.	Тест №1
Приложение I начала термодинамики к химическим и физико-химическим процессам.	Контрольная работа №1
Второй закон термодинамики и его формулировка Уравнения второго начала термодинамики. Энтропия как функция состояния и методы ее вычисления. Неравенство Клаузиуса. Изменение энтропии в изолированных и адиабатических системах.	Коллоквиум
Фундаментальные уравнения Гиббса.Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов в изобарно-изотермических и изохорно-изотермических условиях. Уравнения Гиббса-Гельмгольца.	Контрольная работа №2

 

 

4.2. Структура дисциплины

	Трудоемкость, часов
1 семестр	Х семестр	Всего
Общая трудоемкость
Аудиторная работа:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР)
Расчетно-графическое задание (РГЗ)
Реферат (Р)
Эссе (Э)
Самостоятельное изучение разделов
Контрольная работа (К)[1]
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам и т.д.)
Подготовка и сдача экзамена[2]
Вид итогового контроля	Экзамен

 

 

4.3. Разделы дисциплины, изучаемые в семестрах

Семестр 1

 

№ раз- дела	Наименование разделов	Количество часов
Всего	Аудиторная работа	Самостоятельная работа
Л	ПЗ	ЛР
	Основы химической термодинамики
	Всего:

 

Лекционные занятия

№	Тема	Час.
1.	Термодинамические системы. Основные понятия и определения. Координаты и потенциалы термодинамических систем. Обобщенная работа. Уравнения состояния.
2.	Нулевой закон термодинамики (закон термического равновесия).
3.	Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, энтальпия.
4.	Математические и физические свойства внутренней энергии, энтальпии, теплоты и работы.
5.	Закон Гесса и его следствия. Расчет тепловых эффектов химических реакций при стандартных условиях.
6.	Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры (Закон Кирхгоффа).
7.	Уравнения второго начала термодинамики. Энтропия как функция состояния и методы ее вычисления. Неравенство Клаузиуса. Изменение энтропии в изолированных и адиабатических системах.
8.	Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца.
9.	Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов в изобарно-изотермических и изохорно-изотермических условиях. Уравнения Гиббса-Гельмгольца

 

 

Практические занятия

 

Учебным планом не предусмотрено.

 

Лабораторные работы

№	Тема	Час.
1.	Определение теплового эффекта химической реакции нейтрализации кислоты щелочью.
2.	Определение теплового эффекта химической реакции гидратации соли.
3.	Определение энергии сгорания органического вещества.
4.	Определение относительной молекулярной массы вещества в газообразном состоянии.
5.	Определение показателя адиабаты воздуха методом Клемана – Дезорма.
6.	Измерение теплоемкости металлов, солей и оксидов.
7.	Изучение химического равновесия в гомогенной системе жидкость – пар.
8.	Изучение равновесия гомогенной реакции в растворе.
9.	Определение константы ионообменного равновесия.

 

 

Образовательные технологии

Семестр	Вид занятия (Л, ПР, ЛР)	Используемые интерактивные образовательные технологии	Количество часов
	Л	Мультимедиа-проектор, ноутбук, интерактивная доска	36
ПР	-
ЛР	УЛК «Химия» с ПК и программным обеспечением	36
Итого:	72