Тема 1. Применение первого начала термодинамики. Теплоемкость

Основные понятия и их определения: термодинамические системы и термодинамические параметры; фаза и компонент: внутренняя энергия, энтальпия, теплота и работа; функции состояния и процесса. Первый закон (начало) термодинамики Применение первого начала термодинамики к химическим процессам. Теплоемкость вещества. Теплоемкость истинная и средняя. Теплоемкость удельная и молярная. Температурные зависимости теплоемкостей различных веществ.

Тема 2. Термохимия. Закон Гесса. Расчет тепловых эффектов. Уравнение Кирхгофа

Термохимия. Закон Гесса. Связь тепловых эффектов при постоянном объеме и постоянном давлении. Стандартные энтальпии образования и сгорания соединений. Способы расчета тепловых эффектов химических реакций при постоянной температуре. Уравнение Кирхгофа для зависимости теплового эффекта реакции от температуры. Расчет тепловых эффектов при различных температурах.

Тема 3. Применение второго начала термодинамики к химическим процессам. Энтропия

Применение второго начала термодинамики к химическим процессам. Самопроизвольные и несамопроизвольные, термодинамически обратимые и необратимые процессы. Работа и теплота обратимого процесса. Объединенное выражение первого и второго начала термодинамики. Энтропия. Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах. Объединенное выражение первого и второго начала термодинамики. Энтропия как критерий направления процессов в изолированных системах. Расчет изменения 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.

Тема 4. Термодинамические потенциалы

Термодинамические потенциалы. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Максимальная и максимально полезная работа. Термодинамические потенциалы как критерии направления и равновесия протекания процессов. Расчет изменения энергии Гиббса и энергии Гельмгольца в различных процессах.Таблицы стандартных энергий Гиббса. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Химический потенциал, летучесть, коэффициент летучести.

Рекомендуемая литература по разделу 1 (темы 1 - 4): [1, с. 3-39], [2, с. 60-109].

 

Методические указания

Необходимо усвоить цели, задачи и возможности дисциплины, Проследить этапы развития науки физической и коллоидной химии. Освоить общие понятия о системах, их свойствах, о видах энергии, способах их передачи. Изучить основные законы и уравнения термодинамики применительно к химическим процессам. Освоить методы решения задач по разделу 1 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Для каких целей используются уравнения первого и второго начала термодинамики?

2. Охарактеризуйте основные методы определения тепловых эффектов химической реакции.

3. Каким образом можно рассчитать тепловой эффект реакции при любой температуре?

4. Можно ли по первому началу термодинамики определить возможность протекания и направление процесса? Почему?

5. Каковы основные свойства энтропии?

6. При каких условиях по величине изменения энтропии можно судить о направлении процесса?

7. При каких условиях по величине изменения энергии Гиббса судить о направлении процесса?

8. При каких условиях по величине изменения энергии Гельмгольца судить о направлении процесса?

 

 

РАЗДЕЛ 2. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Тема 5. Химическое равновесие. Изотерма химической реакции. Константа равновесия

Условия равновесия системи химическое равновесие. Закон действующих масс. Константа равновесия. Уравнение изотермы химической реакции. Химическое сродство.