I. Основы химической термодинамики

Дмитрук А.Ф.

Физическая и коллоидная химия: Методические указания для самостоятельного изучения курса и варианты контрольных заданий для студентов 3 курса специальности 7.091711 "Технология питания" заочной формы обучения / А.Ф.Дмитрук, А.В.Ищенко, Т.В.Крюк. –Донецк: ДонГУЭТ, 2004.-113с.

    

 

В работе приведены общие методические указания к выполнению контрольных заданий, список рекомендуемой литературы, порядок выполнения работы, выбор задач, краткие методические указания к решению типовых задач, охватывающих основные разделы физической и коллоидной химии.

 

                                        © Коллектив авторов,2004

                                              © Донецкий государственный

университет экономики и торговли

                                                 им. М.Туган-Барановского, 2004

ВВЕДЕНИЕ

Физическая химия является теоретической основой химии. Без глубокого знания основ физической и коллоидной химии, современных методов исследования химических процессов невозможно представить себе грамотного специалиста – технолога пищевых производств.

Химические реакции связаны с разнообразными физическими процессами: теплопередачей, поглощением или выделением теплоты, поглощением или излучением света, электрическими явлениями, изменением объема и т.д. Главное внимание в предлагаемой программе уделяется изучению основ химической термодинамики, на базе которой изучается далее химическое равновесие, фазовые равновесия, свойства растворов, электрохимические процессы, поверхностные явления. Важное значение имеет исследование законов протекания химических процессов, что позволяет решать основную задачу физической химии – предсказывать ход химического процесса и конечный результат его, что дает возможность управлять химическим процессом.

На изучение коллоидной химии программой предусмотрено треть всего учебного времени, т.к. поверхностные явления и дисперсные системы являются необходимым условием функционирования реальных объектов и возможность их практического использования существуют буквально во всех областях народного хозяйства.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебным планом специальности «7.091711 "Технология питания"».

 

МЕТОДИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ НАД КУРСОМ.

 

Основной формой изучения данного курса для студента-заочника является самостоятельная работа с книгой.

При изучении курса придерживайтесь следующего порядка:

1. Прежде всего ознакомьтесь с рабочей программой и методическими указаниями по каждой теме курса.

2. Изучайте материалы по рекомендуемым учебникам последовательно, согласно программе.

3. Особое внимание обращайте на усвоение понятий, определений, законов, вывод уравнений и решение задач.

4. Изучаемый материал учебника конспектируйте. Проработав тему, запишите в конспект ответы на вопросы для самопроверки. Разберите примеры и решения типовых задач.

5. Если при изучении курса появятся неясные вопросы, их надо своевременно выяснить на аудиторных занятиях или письменной консультацией с преподавателем, либо обратиться на кафедру или к преподавателю УКЦ.

6. После изучения теоретического материала приступайте к выполнению контрольной работы.

 

ЛЕКЦИИ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ.

Кроме самостоятельной работы над курсом и выполнения контрольной работы студенты во время сессий, или в межсессионный период слушают обзорные лекции, цель которых - дать в сжатом виде наиболее существенный и трудный материал программы, и выполняют в лаборатории практические работы. Каждый студент самостоятельно выполняет опыты, предусмотренные программой лабораторных занятий.

Лабораторный практикум считается выполненным, если студент отработал все лабораторные работы, сделал отчет по ним в лабораторном журнале и дал ответы на унифицированные вопросы.

Принимая отчет по лабораторным работам, преподаватель ставит подпись в лабораторном журнале студента и в листке прохождения практикума.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. В межсессионный период студент выполняет свой вариант контрольной работы в соответствии с требованиями указанными на стр. 73 и высылает на проверку. Проверенную контрольную работу до экзаменационной сессии необходимо защитить при собеседовании с рецензентом и получить зачетный лист на нее.

 

ЗАЧЕТ. После выполнения лабораторных работ и собеседования по контрольной работе студент во время экзаменационной сессии сдает экзамен по всему материалу курса. Конспект курса с ответами на вопросы для самопроверки, лабораторный журнал и зачетная контрольная работа предъявляются студентом на экзамене.

Учебно-методическая литература.

Основная

1.  Киреев В. А. Краткий курс физической химии.- М, Химия, 1975г. - 638 с.

2. Николаев Л. А. Физическая химия,-М., Высшая школа, 1979.– 296 с.

3. Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия, - М., Высшая школа, 1983. – 500 с.

4. Писаренко А. П., Поспелова К. А., Яковлев А. Г. Курс коллоидной химии.- М., Высшая школа, 1969. – 246 с.

5. Казакевич С. А., Основы физико-химии полимеров, применяемых для производства товаров народного потребления, М., ЗИСТ, 1976.– 336 с.

6. Краткий справочник физико-химических величин /под ред. К. П. Мищенко, А. А. Равдель, Л., Химия, 1974.– 199 с.

7. Методические указания для самостоятельного изучения и задания для контрольных работ по курсу «Физическая и коллоидная химия», Донецк, ДонГУЭТ, 2004.

 

Дополнительная:

8. Герасимов Я. И. и др., Курс физической химии, т. 1,2, М., Химия, 1969, 1973, 68 с.

9. Воюцкий С. С., Курс коллоидной химия, М., Химия, 1976 – 511с.

10.   Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М. Мир, 1978.

11. Чанг О. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. М. Мир, 1980.

12. Лабовиц Л., Аренс Дж.. Задачи по физической химии с решениями. М. Мир, 1972.

 

ПРОГРАММА КУРСА

 ВВЕДЕНИЕ

Предмет и содержание физической и коллоидной химии. Ее основные разделы. Физическая химия как теоретическая основа химии. Значение физической и коллоидной химии для технологии пищевых производств.

I. ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

Предмет и метод химической термодинамики. Основные понятия: системы и их классификация, состояние, процессы и их классификация. Формы обмена энергией системы с окружающей средой: теплота и работа. Уравнение состояния идеального газа. Теплоемкость, виды теплоемкости. Зависимость теплового эффекта от температуры (уравнение Кирхгофа).

Первый закон термодинамики. Математические соотношения, связывающие параметры состояния. Формулировки I закона термодинамики, их математические выражения. Внутренняя энергия системы. Приложение I закона термодинамики к изотермическим, изохорным, изобарным процессам. Энтальпия системы. Адиабатический процесс. Закон Г.И.Гесса и следствия из него. Термохимические уравнения. Энтальпии фазовых превращений, образования, сгорания, растворения. Расчет тепловых эффектов реакций (изменение энтальпий реакций) на основании следствий из закона Гесса.

Второй закон термодинамики.   Физический смысл, статистическое истолкование и формулировки второго начала термодинамики, его значение. Энтропия и вероятность. Термодинамическая и статистическая интерпретации энтропии. Уравнение Больцмана. Применение второго начала термодинамики к химическим процессам. Термодинамическое и химическое понимание обратимости процесса.

Третий закон термодинамики. Тепловая теорема Нернста. Абсолютные энтропии. Расчет абсолютных энтропий. Свободная энергия Гиббса и свободная энергия Гельмгольца. Критерии равновесия и направленности самопроизвольных процессов. Физический смысл термодинамических потенциалов. Зависимость термодинамических потенциалов от параметров состояния. Расчет направленности химических процессов.