Программа курса лекций «Общая термодинамика»

Вид материала

Программа курса

Содержание 2.2. Первое начало термодинамики 2.3. Второе начало термодинамики 2.4. Математический аппарат термодинамики 2.5. Термодинамика систем с переменными массами 2.6. Введение в учение о химическом равновесии 2.7. Фазовые равновесия 2.8. Условия устойчивости равновесия. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы. Примерная тематика рефератов, курсовых работ. Контрольная работа Контрольная работа

Подобный материал:

• М. Н. Общая риторика программа курса лекций общая риторика программа курса, 236.54kb.
• Программа курса лекций (3 курс, 6 сем, 24 ч лекций + 8 ч семинаров, экзамен), 52.52kb.
• Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса, 247.24kb.
• Программа курса лекций «Математические методы и модели исследования операций», 27.98kb.
• Программа курса Iкурс Часть Вводные вопросы Предмет психологии; природа психического,, 17.27kb.
• Тематические планы лекций, практических занятий, экзаменационные вопросы, примеры тестов, 2741.92kb.
• Молекулярная физика и термодинамика статистический и термодинамический методы Молекулярная, 12.67kb.
• Программа предусматривает проведение лекций, проведение семинарских занятий, подготовку, 17.19kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко В. Т. Уголовное право. Общая часть. Конспект лекций., 3144.81kb.
• Программа курса общая психология для студентов 3 курса физического факультета мгу тематический, 176.66kb.

А. А. Белюстин, профессор, д.х.н.

Программа курса лекций

«Общая термодинамика»

1. Разделы курса: Вводные понятия. Первое начало термодинамики. Второе начало. Математический аппарат термодинамики. Термодинамика систем с переменными массами. Введение в учение о химическом равновесии. Фазовые равновесия. Условия устойчивости равновесия.
   
2. Темы и их краткое содержание.
   

2.1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

Предмет термодинамики. Энергия и ее проявления. Термодинамическая система и ее состояние. Параметры состояния. Система, среда, контактная поверхность. Системы открытые, закрытые и адиабатически изолированные. Термодинамические процессы.

2.2. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Полная и внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия U как функция состояния системы. Тепловые и рабочие действия (теплота Q и работа А) как проявления изменения внутренней энергии. Формулировки I начала. Термодинамические функции, характеризующие процесс расширения газа в различных условиях (изохорных, изобарных, изотермических, адиабатических). Энтальпия H. Закон Гесса как следствие I начала термодинамики. Теплоемкость. Зависимость тепловых эффектов от температуры.

2.3. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Работа необратимого и обратимого процессов расширения газа. Процессы самопроизвольные и несамопроизвольные. Типичные необратимые процессы. Условия превращения теплоты в работу. Диссипация энергии. Формулировки II начала. Энтропия S – функция (тепловая координата) состояния; определение, свойства. Способы расчета энтропии.

Принцип Клаузиуса: рост энтропии в изолированной системе при самопроизвольных необратимых процессах в ней. Изменение энтропии в открытых системах. Обобщенное уравнение I и П начал. Изменение энтропии как критерий направления самопроизвольного процесса и равновесия в изолированной системе. Понятие о статистическом характере энтропии. Ограниченность П начала.

Тепловая теорема Нернста, постулат Планка (Ш начало термодинамики)

2.4. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ТЕРМОДИНАМИКИ

Преобразования Лежандра как метод получения термодинамических функций.

Связанная и свободная энергии, максимальная работа изотермических процессов. Энергия Гельмгольца F, энергия Гиббса G. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. U, H, F, G как термодинамические потенциалы и характеристические функции. Изменение этих функций в их "естественных" переменных как критерии направления процессов. Общие условия равновесия.

Соотношения Максвелла, их применение для получения частных производных и калорических коэффициентов.

Поведение термодинамических потенциалов вблизи абсолютного нуля температуры.

2.5. ТЕРМОДИНАМИКА СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННЫМИ МАССАМИ

Химический потенциал _i как химическая сила (интенсивный параметр), его связь с термодинамическими потенциалами (дифференциальные выражения). Связь G , G и _i для системы постоянного состава и для системы, чей состав изменяется вследствие химической реакции. Химическая переменная.

Химический потенциал как критерий локального равновесия (термические, механические и химические условия контактного равновесия), как мера стремления вещества к рассеянию и переходу.

Фундаментальное уравнение Гиббса и его производные. Уравнение Гиббса-Дюгема.

2.6. ВВЕДЕНИЕ В УЧЕНИЕ О ХИМИЧЕСКОМ РАВНОВЕСИИ

Выражения связи химического потенциала с парциальными давлениями и концентрациями для идеальных газов. Реальные системы. Химическое сродство -G как критерий направления самопроизвольной реакции и химического равновесия. Константа равновесия; ее выражение в различных единицах концентраций. Изотерма химической реакции. Гетерогенные химические равновесия.

2.7. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

Основные понятия: фаза, вещество, компонент. Переменные, характеризующие состояние, и связи между ними. Правило фаз Гиббса. Подсчет числа компонентов, числа степеней свободы и максимального числа фаз в системах с химическими реакциями.

Диаграмма состояния однокомпонентной многофазной системы без химических реакций и ее анализ с применением правила фаз и уравнения Клаузиуса-Клапейронa.

2.8. УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ РАВНОВЕСИЯ.

Стабильное, метастабильное, лабильное состояния равновесия. Условия устойчивости систем относительно бесконечно малых и конечных изменений состояния; термические и механические условия устойчивости (на примере функций U(v) или F(v)).

3. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы.
   

Формируется лектором и преподавателем семинаров, исходя из того, какие темы они выбрали для самостоятельной подготовки.

4. Примерная тематика рефератов, курсовых работ.
   

Подготовка рефератов по данному курсу не предполагается. Некоторые темы по истории термодинамики предлагаются в качестве рефератов в рамках курса "История химии".

5. Семинарские занятия.
   

Семинар 1. Уравнение состояния, частные случаи для идеальных газов. Уравнение Клапейрона – Менделеева. Первое начало термодинамики.

Семинар 2. Теплоемкость. Политропные процессы.

Семинар 3. Второе начало термодинамики.

Семинар 4. Изменение энтропии для различных процессов.

Контрольная работа

Семинар 5. Метод характеристических функций.

Семинар 6. Элементы термодинамики открытых систем с переменными массами. Химический потенциал, активность и фугативность компонента.

Контрольная работа.


На самостоятельную проработку студентам даются материалы по теме «Вычисления по термохимическим уравнениям реакции»


Формы контроля: промежуточный – 2 контрольных работы; итоговый – экзамен во 2-м семестре.

Рекомендуемая литература.

1. Основная.
   

1. О.М. Полторак «Термодинамика в физической химии» М., Высшая школа, 1991
   
2. Я.И. Герасимов и др. «Курс физической химии»,М.,Химия.,т.1,1965.
   
3. Е.Н. Еремин Основы химической термодинамики, М.,1974.
   

2. Дополнительная литература
   

1. А. Мюнстер, Химическая термодинамика. M. 1971.

2. И.П. Базаров, Термодинамика, М., 1961.