Второй закон термодинамики (II коллоквиум)

ПРОГРАММА ПО КУРСУ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ГРУППА ХИМИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

VII СЕМЕСТР

Первый закон термодинамики (I коллоквиум)

Термодинамические системы, их классификация, контрольная поверхность, окружающая среда. Термодинамические переменные и их классификации (внутренние и внешние, интенсивные и экстенсивные, обобщённые силы и обобщённые координаты). Термодинамические процессы: равновесные (квазистатические, обратимые) и необратимые. Внутренняя энергия как термодинамическая функция и её молекулярная интерпретация. Теплота и работа. Функции состояния и функции перехода. Постулат о равновесии. Постулат о существовании температуры (нулевой закон термодинамики). Абсолютная температура. МТШ-90.

Уравнения состояния идеального и реальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Критическая точка и критические параметры. Теорема о соответственных состояниях и проблема индивидуальных постоянных в уравнениях состояния. Вириальные уравнения состояния.

Первый закон термодинамики. Его формулировки, запись в дифференциальной и интегральной формах. Зависимость внутренней энергии от температуры и объёма. Энтальпия как функция состояния. Калорические и термические коэффициенты. Теплоёмкости. Их определение в термодинамике. Эмпирические уравнения для зависимости теплоёмкостей от температуры и их ограничения. Представления о теплоёмкости газов и кристаллических тел. Вычисление изменения внутренней энергии, энтальпии, а также теплоты и работы для различных процессов в газах: изотермического, изохорного, изобарного и адиабатического.

Термохимия. Понятие теплового эффекта химической реакции. Термохимические уравнения. Закон Гесса. Связь Q_p и Q_V. Стандартное состояние и стандартные тепловые эффекты (энтальпии) химических реакций. Энтальпии образования и энтальпии сгорания. Средние энергии связей. Стандартные энтальпии образования в растворах. Их использование для расчёта тепловых эффектов (энтальпий) химических реакций. Зависимость тепловых эффектов (энтальпий) реакций от температуры. Уравнение Кирхгоффа в дифференциальной и интегральной формах.

Второй закон термодинамики (II коллоквиум)

Понятие самопроизвольного и несамопроизвольного процесса. Второй закон термодинамики, его различные формулировки и их взаимосвязь. Энтропия как тепловая координата состояния и функция состояния. Неравенство Клаузиуса. Некомпенсированная теплота и «потерянная работа». Изменение энтропии в различных обратимых и необратимых процессах. Фундаментальное уравнение Гиббса как объединённая запись первого и второго законов термодинамики.

Обоснование второго закона термодинамики по Карно−Клаузиусу. Цикл Карно в координатах p−V и T−S, коэффициент полезного действия тепловой машины. Теорема Карно–Клаузиуса. Понятие о методе Каратеодори.

Абсолютная температура и термодинамическая шкала температур.

Третий закон термодинамики: тепловая теорема Нернста, постулат Планка и область его применимости. Абсолютное значение энтропии. Вычисление энтропии идеального газа и реальных тел. Стандартная энтропия вещества. Энтропия реакции.

Математический аппарат термодинамики. Энергии Гельмгольца и энергии Гиббса. Запись для них фундаментальных уравнений. Соотношения Максвелла, их использование для расчёта изменение энтропии, внутренней энергии и энтальпии в различных обратимых процессах. Расчёт разности между C_p и C_V в общем виде и для идеального газа.

Термодинамические потенциалы. Максимальная полезная работа. Характеристи­ческие функции, их определение и свойства. Естественные переменные. Условия равновесия и экстремумы характеристических функций. (Равновесие и самопроизвольный процесс на примере , ) Условия стабильности. Уравнения Гиббса–Гельмгольца, их различные формы.

Химический потенциал. Его определение через производные от различных термодинамических функций. Однородные функции. Теорема Эйлера. Внутренняя энергия - однородная функция объёма, энтропии и числа молей. Выражение для химического потенциала идеального газа. Стандартный химический потенциал Выражение для химического потенциала реального газа. Летучесть и её вычисление для реальных газов.