Начала термодинамики. Нулевое (общее) начало термодинамики

Постулат существования состояния термодинамического равновесия. Постулирование существования особого интенсивного параметра состояния – температуры. Термодинамический смысл температуры. Температура в статистической механике. Уравнение состояния термодинамической системы. Уравнение Менделеева- Клапейрона. уравнение Ван-дер-Ваальса.

Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики (δQ = dU + δA). Внутренняя энергия – функция состояния системы. Теплота и работа – способы передачи энергии (функции перехода). Применение первого начала к характеристике идеальных термодинамических процессов. Уравнение адиабаты.

Теплоемкость и формы ее выражения. Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме c_V и постоянном давлении c_p, формула Майера: c_p – c_V = R. Энергия поступательного и вращательного движений молекулы как целого и колебаний атомов внутри молекулы. Количество степеней свободы молекулы. Распределение энергии по степеням свободы. Температурная зависимость теплоемкости.

Теплоемкость твердых тел. Внутренняя энергия и теплоемкость твердого тела. Закон Дюлонга- Пти. Правило Неймана – Коппа. Температурная зависимость теплоемкости.

Трудности классической теории теплоемкости.

23. Квантовая теория теплоемкости

Кристалл как совокупность квантовых гармонических осцилляторов. Фононы. Среднее значение энергии осциллятора. Функция распределения числа нормальных колебаний по частоте.

Квантовая теория теплоёмкости Эйнштейна.

Модель Дебая. Характеристическая температура Дебая Q_D.

Вклад в теплоемкость электронов проводимости.

Магнитная составляющая теплоемкости.

Применение первого начала к химическим процессам

Термохимия – раздел термодинамики. Тепловые эффекты реакций. Экзо- и эндотермические превращения. Тепловые эффекты химических реакций при постоянном объеме (Q_V) и давлении (Q_p). Закон Гесса. Стандартное состояние. «Стандартные» термодинамических величин.

Следствия из закона Гесса. Термохимические уравнения. Теплоты образования, плавления, испарения. Роль термических процессов в технологии.

Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры, уравнение Кирхгофа: dQ_V/dT=-(c_Vкон - c_Vисх).

Второе начало термодинамики

Содержание второго начала термодинамики, его формулировки. Постулаты Кельвина иКлаузиуса, их эквивалентность. Вечный двигатель II рода. Термодинамический обратимый процесс характеризуется максимально возможной величиной работы.

КПД тепловой машины. Цикл Карно. Теоремы Карно (1. h_K=1-T₂/T₁, 2. h_K=h_max). Работа холодильника. Холодильный коэффициент b.

Абсолютная термодинамическая шкала температур.

Термодинамическое определение энтропии, ее свойства

Равенство Q₁/T₁ + Q₂/T₂ = 0 для обратимого цикла Карно. Равенство ∮dq/T = 0 для любого замкнутого обратимого процесса; приведенная температура. Определение энтропии как функции состояния (dS = dQ/T).

Неравенства dS > dq_nrev/T, ∮dq/T ≤ 0 для необратимого цикла. Направление протекания процессов в изолированных системах и термодинамические условия равновесия. Закон возрастания энтропии. Формулировка второго начала термодинамики, основанная на понятии энтропии.

Вычисление энтропии для изотермического, изобарического и изохорического процессов идеального газа.

Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца

Обобщенная форма записи I и II начал термодинамики: TdS = dU + pdV. Термодинамические потенциалы (dU(S,V) =TdS - pdV, dG(T,p) =-SdT + Vdp, dF(T,V) = -SdT - pdV, dH(S,p) = TdS + Vdp). Энергия Гельмгольца F (свободная энергия). Энергия Гиббса G. Направление протекания процессов в неизолированных системах и термодинамические условия равновесия. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Соотношения Максвелла.

Применение второго закона термодинамики к фазовым переходам. Уравнение Клаузиуса – Клапейрона.

Вероятностная (статистическая) трактовка понятия энтропии

Термодинамическая вероятность W. Связь энтропии с термодинамической вероятностью; статистическое истолкование понятия энтропии. Принцип Больцмана в формулировке Планка. Обоснование формулы S = k_BlnW.

Уточненная формулировка II закона термодинамики. Границы применимости второго закона термодинамики. Критика теории «тепловой смерти Вселенной».

Третий закон термодинамики

Проблема определения констант интегрирования при определении термодинамических величин. Недостаточность I и II законов термодинамики для расчета химического сродства.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста: lim_T→0(∂S/∂x)_T = 0, lim_T→0S(T,x) = S_o). Формулировка Планка III начала термодинамики (постулат Планка: S_o = 0). Абсолютная энтропия.

Следствия из тепловой теоремы Нернста. Поведение термодинамических коэффициентов при T ® 0. Недостижимость абсолютного нуля температур. Нарушения III начала термодинамики в модельных системах.

Расчет абсолютных значений энтропии твёрдых, жидких и газообразных веществ. Применение таблиц термодинамических функций для расчетов равновесий.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

а) основная литература:

Киреев В. А. Курс физической химии. М.: Химия. 1975 г. 776 с.

б) дополнительная литература:

· Курс физической химии. В 2-х томах. Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н.. Киселев А.В., Лебедев В.П., Панченков Г.М., Шлыгин А.И. Под общ. ред. Герасимова Я.И. М.-Л.: Химия. 1973 г. Т.1. 626 с. Т.2. 625 с.

· Основы физической химии. В.М. Глазов. М.: Высшая школа. 1981 г. 456 с.

· Физическая химия. А.А. Жуховицкий, Л.А. Шварцман. М.: Металлургия. 1987 г. 688 с.

· Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство. Под ред. Б.П. Никольского. Л.: Химия. 1987 г. 880 с.

· Физические методы исследования в неорганической химии. И.М. Жарский, Г.И, Новиков. М. Высшая школа. 1988 г. 271 с.

· Сборник примеров и задач по физической химии. И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников. М.: Высшая школа. 1991 г. 527 с.

· Физическая химия. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. М.: Высшая школа. 2001. 527 с.

· Физическая химия. В 2-х кн. Под ред. К.С. Краснова. М.: Высшая школа. 2001 г. Т.1. Строение вещества. Термодинамика. 512 с. Т.2. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ. 319 с.

· Нанотехнология. Пул Ч., Оуэнс. М. Техносфера. 2004 г. 328 с.

· Основы физической химии. Теория и задачи. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В. М.: Экзамен. 2005 г. 480 с.

· Практикум по физической химии. Рощина Т.М., Жирякова М.В., Тифлова Л.А., Ермилов А.Ю, М.: МГУ им. М.В. Ломоносова. 2010 г. 91 с.

· Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. А.А.Равделя, А.М. Пономарёвой. Л.: Химия, 1983 или С.Пб.:Химия, 1999.

· Буш А.А. Технология керамических материалов, особенности получения керамики ВТСП фазы YBa₂Cu₃O_7-d. Учебное пособие. М.: МИРЭА. 2000. 79 с.

· Буш А.А. Методы дериватографического и рентгеновского фазового анализов. Методические указания и контрольные задания по выполнению лабораторных работ по курсу «Физическая химия материалов и процессов электронной техники». МИРЭА. 2010. 40 с. (№0968).

· Буш А.А. Методы выращивания монокристаллов, получение кристаллов Al₂O₃ бестигельной зонной плавкой. Методические указания и контрольные задания по выполнению лабораторных работ по курсу «Физическая химия материалов и процессов электронной техники». МИРЭА. 2011. 40 с. 527 с.

Комплексные соединения: Методические указания / Сост.

В.П. Кузьмичева, Г.Н. Олисова, Н.И. Ульянова. – Великий Новгород: НовГУ,

2006. – 15 с.

3. Современная кристаллография. Т. 1, 2, 3, 4. М.: Наука. 1980. 407 с.

Walter Steurer. What is a crystal? Introductory remarks to an ongoing discussion. Z. Kristallogr. 222 (2007) 308–309 / DOI 10.1524/zkri.2007.222.6.308

Каурова И.А., Мельникова Т.И.

Б579 Модулированные кристаллы: от теории к практике.

МИТХТ. Учебное пособие.-

М.: МИТХТ им. М..Ломоносова, 2011-76 с.: ил.

Учебное пособие содержит базовую информацию о структурных особенностях, а также о методах исследования апериодических структур. На примере модулированных кристаллов приведен расчет структуры в рамках программ Jana 2006 и Superflip. Для студентов магистратуры, изучающих дисциплины "Методы исследования реальной кристаллической структуры", "Дифракционные методы исследования кристаллических материалов", "Дифракционные методы исследования редких элементов и материалов на их основе”, "Методы исследования кристаллической структуры", и для студентов, изучающих дисциплину "Методы исследования фазового состава и структуры", а также для повышения квалификации аспирантов, научных сотрудников и профессорско-преподавательского состава.

УДК 548.3

Стромберг А.Г,, Семченко Д.П. Физическая химия. Под. Ред. Проф. Стромберга. Изд. Четвертое, исправленное. Москва. Высшая школа. 2001.

Семиохин И.А.

С 30 Физическая химия: Учебник. — Изд-во МГУ, 2001. — 272 с.

ISBN 5-211-03516-Х

Настоящий учебник имеет целью дать представление о теоретических предпосылках, современном состоянии и практическом приложении физической химии в геологии и почвоведении. В книге изложены основные законы и соотношения термодинамики, учение о фазовых, адсорбционных и химических равновесиях, основы теории растворов, термодинамики неравновесных процессов и химической кинетики, представления о равновесных и неравновесных свойствах растворов электролитов, понятия об электрохимических цепях и их электродвижущих силах (ЭДС), о применении метода ЭДС в химии и геологии.

Для студентов, аспирантов и научных сотрудников, работающих в области инженерной геологии, гидрогеологии, геокриологии и охраны геологической среды, а также почвоведов.

УДК 541.1

ББК 24.5

- Н. Кабаяси «Введение в нанотехнологию», М., «Бином», 2005г

2. Дополнительна литература:

- под ред. Я.И.Герасимова «Курс физической химии», М., 19хх г.

- Л.И. Антронов «Теоретическая электрохимия», М., 1975г.

- Е.А. Ефимов, И.Г. Ерусалимчик «Электрохимия германия и кремния», М., 1963г.

- Ю.А. Карпов, А.П. Савостин, В.Д. Сальников «Аналитический контроль металлургического производства», М., 1995г.

- Пул, Ф. Оуэнс «Нанотехнологии», М., 2005г.

- Буш А.А. Технология керамических материалов, особенности получения керамики ВТСП фазы YBa2Cu3O7-d. Учебное пособие. М.: МИРЭА, 2000, 79 с.

- Буш А.А. Пироэлектрический эффект и его применения. Учебн. пособие. – М.: МИРЭА, 2005. – 212 с.

- Буш А.А. Изучение пироэлектрического эффекта квазистатическим методом. Методические указания по выполнению лабораторной работы. МИРЭА, 2006, 31 с. (№0512).

-Буш А.А. Изучение пьезоэлектрического эффекта методом колеблющейся нагрузки. Методические указания и контрольные задания по выполнению лабораторной работы. МИРЭА, 2008, 31 с. (№0745).

- Буш А.А. Методы дериватографического и рентгеновского фазового анализов. Методические указания и контрольные задания по выполнению лабораторных работ по курсу «Физическая химия материалов и процессов электронной техники». МИРЭА, 2010, 40 с. (№0968).

- Буш А.А. Физико-химические основы и методы роста монокристаллов, выращивание кристаллов Al₂O₃ бестигельной зонной плавкой. Методические указания по выполнению лабораторной работы по курсу «Физическая химия материалов и процессов электронной техники» для студентов, обучающихся по специальностям 210104 и 210106. Электронное издание на CD-R 2011 МГТУ МИРЭА. Номер гос. регистрации обязательного экземпляра электронного издания – 0321200637. Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики. 2011 г.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: