Второе начало термодинамики

Лекции 3,4 Равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые, самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Работа равновесного и неравновесного процессов.

Второе начало термодинамики, формулировки второго начала. Введение понятия энтропии. Энтропия и ее свойства. Энтропия как критерий равновесия и направления самопроизвольного процесса в изолированных системах.

Зависимость энтропииот температуры, давления и объема. Расчет изменения энтропии в различных процессах, связанных с изменением состояния идеального газа. Изменение энтропии в процессе смешения идеальных газов. Изменение энтропии при фазовых переходах.

Постулат Планка (третий закон термодинамики). Статистическая интерпретация второго начала термодинамики. Вычисление абсолютной энтропии вещества. Расчет изменения энтропии химической реакции при различных температурах.

Лекция 5. Объединенное уравнение I и II законов термодинамики. Энергия Гельмгольца. Энергия Гиббса Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса как критерии направления и предела протекания процессов в закрытых системах. Зависимость энергии Гельмгольца и энергии Гиббса от параметров состояния. Характеристические функции. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Расчет изменения стандартных энергий Гиббса и Гельмгольца в химических реакциях при различных температурах.

Лекция 6. Системы переменного состава. Химический потенциал компонента системы. Зависимость химического потенциала от давления и температуры. Условия равновесия и самопроизвольного протекания процесса в системах переменного состава. Химический потенциал идеального газа. Химический потенциал компонента смеси идеальных газов.

  Реальные газы. Ограничения в применимости уравнения Менделеева-Клапейрона к реальным газам. Уравнение Ван-Дер-Ваальса. Химический потенциал реального газа. Фугитивность, коэффициент фугитивности. Приближенный расчет фугитивности  при невысоких давлениях.

Химическое равновесие. Термодинамическая теория химического сродства

Лекция 7. Краткая характеристика химического равновесия. Закон действующих масс, термодинамический вывод. Термодинамическая (стандартная) и эмпирические константы химического равновесия. Способы выражения состава равновесной смеси, соотношения между эмпирическими константами равновесия К_Р, К_С, К_Х. Связь термодинамической константы равновесия К_а с эмпирическими (концентрационными) константами равновесия для реакций между веществами в состоянии идеального газа. Выражение константы равновесия для гомогенных и гетерогенных реакций, идеальных и неидеальных реакционных систем. Влияние давления и примеси инертного газа на смещение химического равновесия.

Лекция 8-½ 9. Уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа (вывод и анализ). Химическое сродство. Уравнение стандартного химического сродства. Влияние температуры на константу химического равновесия. Уравнение изобары и изохоры химической реакции Вант-Гоффа (вывод и анализ). Интегрирование уравнения Вант-Гоффа. Расчет среднего и истинного теплового эффекта химической реакции на основании зависимости константы равновесия от температуры.

         Экспериментальные методы расчета констант химического равновесия. Расчет констант равновесия из стандартных величин термодинамических функций, метод Темкина-Шварцмана. Использование для расчета констант равновесия химических реакций  справочных данных о логарифмах константах равновесия реакций образования соединений из простых веществ. Расчет константы равновесия данной реакции по известным значениям констант равновесия других реакций (метод комбинирования уравнений).  

Фазовые равновесия в однокомпонентных системах

Лекции ½ 9-½ 10. Фазовые переходы 1-го рода. Фаза, компонент, число степеней свободы. Правило фаз Гиббса (без вывода). Диаграмма фазовых равновесий для однокомпонентной системы. Характеристика полей и линий диаграммы. Тройная точка. Применение правила фаз Гиббса к однокомпонентной системе. Вывод и анализ уравнения Клапейрона-Клаузиуса. Зависимость температуры плавления от внешнего давления. Интегральные формы уравнения Клаузиуса-Клапейрона для процесса плавления-кристаллизации.

Зависимость давления насыщенного пара над жидкой и твердой фазами от температуры. Интегральные формы уравнения Клаузиуса-Клапейрона для процессов испарения и возгонки. Определение координат тройной точки. Взаимосвязь энтальпий плавления, испарения и возгонки в тройной точке.

Применение уравнения Клапейрона-Клаузиуса для расчета изменения термодинамических функций при фазовых превращениях. Зависимость ортобарической теплоты испарения от температуры. Эмпирическое правило Трутона.