Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
4. Полторак О.М. Основы химической термодинамики и кинетики в курсе неорганической химии. M.: Изд-во МГУ, 1972. 165 с.
5. Эткинс П. Физическая химия: В 2 кн: Пер. с англ. M.: Мир, 1980. Кн.1. 580 с.
6. Бокштейн Б.С, Менделев М.М. Краткий курс физической химии: Учеб. пособие для вузов. M.: Че-Ро, 1999. 230 с.
7. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для вузов. M.: Высш.шк., 1999. 527 с.
Вопросы к главе 2
2.1. Проанализируйте следующие определения, используемые в химической термодинамике: состояние системы, параметры и функции состояния системы, характеристические функции состояния системы, функции перехода, термодинамический процесс, состояние термодинамического равновесия. Что представляет собой в свете сказанного теплота и работа? Докажите, что работа термодинамически обратимых и необратимых процессов неодинакова. В котором из этих двух вариантов процессов работа больше? Если система переходит из одного состояния в другое разными путями и при этом теплота и работа имеют разные значения, то как такой результат можно объяснить с позиций первого закона термодинамики?
2.2. Что может приводить к изменению внутренней энергии закрытой системы? Чем отличается в этом отношении от других типов систем открытая система? Какое соотношение между изменением внутренней энергии, теплотой и работой выполняется для закрытых систем? Чем объясняется тот факт, что внутренняя энергия системы, связанная с теплотой и работой (функции перехода), является функцией состояния системы? Что происходит с величинами AU, q HWB изохорном, изотермическом и изобарном процессах?
Основы химической термодинамики
97
2.3. Дайте определение энтальпии (см. уравнение (2.11) и (2.12)). Как можно измерить изменение энтальпии системы АЯ (как результат процесса в системе) с помощью калориметрического метода? В справочной литературе приводятся молярные стандартные энтальпии образования веществ АН°/т. Что означает
молярный характер этой величины, каковы ее единицы СИ? Как вычисляют АЯ° реакции, используя молярные значения АН°^Ш ? Приведите примеры других молярных величин. Какова методика вычисления ДЯ° реакций, протекающих при температурах, отличных от 298 Rl
2.4. Приведите частные формулировки второго закона термодинамики, позволяющие давать ответ на вопрос о возможности и направлении самопроизвольных процессов. Какие возможности для ответа на этот же вопрос дает энтропия как функция состояния системы? Как выражается зависимость между энтропией и термодинамической вероятностью существования системы согласно уравнению Больцмана? Каким образом осуществлен переход от энтропии как характеристики микросостояний к энтропии, которая является молярной функцией? Почему в отличие от величин AU и АЯ в химической термодинамике используются абсолютные значения энтропии? Как формулируется третий закон термодинамики?
2.5. Дайте термодинамическое определение энтропии. Что выражает термин «элементарная приведенная теплота» и как с этой величиной связана энтропия в термодинамически обратимых и необратимых процессах? Проанализируйте для изолированных систем соотношение dS>0: в каких условиях выполняется равенство, а в каких - неравенство? Какое из этих условий соответствует самопроизвольным процессам? Сопоставьте по характеру изменения энтропии термодинамически обратимые процессы в изолированных и закрытых системах. Как вычисляют изменение энтропии AS0 для химических реакций, протекающих в закрытых системах, и как при этом учитывают зависимость энтропии от температуры? Какие уравнения, включающие в себя одновременно величины dU и dS или &Я и dS, можно получить за счет объединения первого и второго законов термодинамики?
2.6. Приведите уравнения, с помощью которых можно дать определение таким функциям состояния системы, как энергия Гельмгольца и энергия Гиббса. Для каких типов систем и процессов введена каждая из этих функций? Как данные функции связаны со способностью систем совершать полезную работу? Почему в химической термодинамике энергия Гиббса используется чаще, чем энергия Гельмгольца? Какой смысл вкладывают, называя энергию Гиббса свободной энергией системы? Охарактеризуйте энергию Гиббса как критерий направления, полноты прохождения и равновесия процессов в закрытых системах. Какие методики применяют для вычисления AG0 химических реакций и какие справочные данные используют для этих расчетов? Каким образом учитывают в расчетах зависимость энергии Гиббса от температуры?
2.7. В каких системах их состояния задаются не только такими параметрами, как T и Р, но и пи т.е. составом (через число молей каждого компонента)? Что такое
98
В.В. Вольхин. Общая химия
мера реакции Д?, в каких единицах она выражается? Дайте оценку возможности изменения в системе числа молей <\п-, и массы d/л; для каждого компонента, а также Zd«,- и Zdт/, т.е. тех же величин для суммы всех компонентов. За счет каких процессов может происходить изменение числа молей компонентов в гомогенных системах, в гетерогенных системах?
2.8. Как можно выразить полный дифференциал функции G = J(T, Р, и/) (через частные производные) для систем переменного состава? Что характеризует химический потенциал /-го компонента ц.,- ? Что означает указание на парциальный молярный характер этой величины? Как изменяются известные уравнения для dG при переходе к системам переменного состава? Что выражает величина Zv,U7 и как она используется в качестве критерия самопроизвольных процессов и химического равновесия?
