Физическая химия. Книга 1.: основы химической термодинамики: фазовые равновесия: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки "Химическая технология", "Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии

Список обозначений. [b]Основы химической термодинамики. [i]Основные понятия термодинамики.[/i][/b] Термодинамическая система. Компонент системы. Фаза. Термодинамические переменные (термодинамический параметр, термодинамическая функция). Термодинамические процессы. [b][i]Газы. Идеальные и реальные газы. Параметры газов. Уравнение состояния.[/i][/b] Параметры газа. Уравнение состояния идеального газа. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. [b][i]Первый закон термодинамики.[/i][/b] Энергия. Внутренняя энергия. Передача энергии: теплота и работа. Вычисление работы расширения идеального газа. [b][i]Изучение тепловых явлений. Вычисление количества теплоты. Теплоемкость.[/i][/b] Первый закон термодинамики. Применение Первого закона термодинамики к некоторым системам. Энтальпия. [b][i]Термохимия. Закон Гесса.[/i][/b] Применение закона Гесса — методы расчета тепловых эффектов. [i]Вычисление тепловых эффектов по теплотой образования. — Вычисление тепловых эффектов по теплотой сгорания. — Расчет теплового эффекта по энергиям связей.[/i] Зависимость теплового эффекта о т температуры. Закон Кирхгофа. [b][i]Второй закон термодинамики.[/i][/b] Второй закон термодинамики. Формулировки. Тепловые машины. КПД. Цикл Карно. КПД цикла Карно. Разбиение произвольного обратимого цикла на циклы Карно. Энтропия. Объединенное уравнение 1 и 2 законов термодинамики. Свойства энтропии. Вычисление энтропии. [b][i]Характеристические термодинамические функции.[/i][/b] Функция Гельмгольца. Функция Гиббса. Связь между функциями Гиббса и Гельмгольца. Характеристические термодинамические функции. [i]Как определить возможность и направление протекания самопроизвольного процесса в данной системе? — Как определить предел протекания процесса и охарактеризовать состояние равновесия? — Как через производные характеристических функций получить другие термодинамические параметры, характеризующие данную систему и процесс?[/i] Свойства функций Гиббса и Гельмгольца. [i]Влияние температуры. Уравнения Гиббса-Гельмгольца (уравнения минимальной и максимальной полезной работы). — Влияние давления.[/i] Приведенная функция Гиббса. [b][i]Химический потенциал.[/i][/b] Растворы, идеальные и реальные. Сольватация. Парциальные молярные величины. Термодинамические признаки идеального раствора. Регулярные и атомические растворы. Химический потенциал. Уравнения Гиббса-Дюгема. Методы определения парциальных молярных величин. [i]Аналитический метод. — Графические методы. — Метод мафического дифференцирования. — Метод отрезков. — Графическое определение парциальной молярной величины одного компонента по известным значениям парциальных молярных величин второго компонента.[/i] Фугитивность. Определение фугитивности. [i]При помощи объемной поправки реального газа. — Приближенный метод.[/i] Активность. [b][i]Химическое равновесие.[/i][/b] Характеристики химического равновесия. Закон действия масс и константа равновесия. Способы выражения констант равновесия. Константа равновесия гетерогенной реакции. Смещение равновесия. Принцип Ле Шателье. Факторы, влияющие на константы равновесия. Использование закона действия масс для расчета состава равновесной смеси и констант равновесия. Уравнение изотермы химической реакции. Зависимость равновесия от температуры. Уравнения изобары н изохоры химической реакции. Зависимость равновесия от давления. Уравнение Планка. Расчет химического равновесия. [i]Прямой расчет. — Косвенный расчет. — Пути расчета константы равновесия. — Метод Шварцмана-Темкина. — Использование приведенной функции Гиббса.[/i] [b][i]Третий закон термодинамики.[/i][/b] Формулировки и история. Следствия из третьего закона. [i]Следствие первое. — Следствие второе. — Следствие третье. — Следствие четвертое. [b]Введение в термодинамику полимеризационных процессов. Введение в статистическую термодинамику.[/b][/i] Статистический метод в термодинамике. Основные понятия теории вероятностей. Основные понятия статистической термодинамики. Статистика Максвелла-Больцмана. Связь энтропии и термодинамической вероятности. Распределение Максвелла-Больцмана. Сумма по состояниям. Свойства сумм по состояниям. Выражение термодинамических величин через сумму по состояниям. Пример вычисления суммы по состояниям для поступательного движения. [b][i]Введение в термодинамику неравновесных процессов.[/i][/b] Основные понятия неравновесной термодинамики. [i]Открытые системы. — Потоки и силы. Перекрестные явления. — Производство энтропии. Теорема Пригожина. — Стационарное неравновесие.[/i] Линейная и нелинейная неравновесные термодинамики. Принцип локального равновесия. Устойчивость стационарных состояний. Самоорганизация. [b]Фазовые равновесия. [i]Основные понятия.[/i][/b] Гетерогенное равновесие. Критерии равновесия в гетерогенной системе. Правило фаз Гиббса. Физико-химический анализ. Фазовые диаграммы. Некоторые методы фазового анализа. [b][i]Фазовое равновесие в однокомпонентных системах.[/i][/b] Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Полиморфизм. [i]Вывод уравнения Клапейрона-Клаузиуса. — Полиморфизм. — Фазовые переходы первого рода на атомном уровне.[/i] Фазовые переходы второго рода. Уравнения Эренфеста. [i]Примеры фазовых переходов второго рода. — Термодинамика фазовых переходов второго рода. — Относительность классификации Эренфеста.[/i] Фазовая диаграмма воды. Фазовая диаграмма серы. Термотропные жидкие кристаллы. [i]Классификация жидких кристаллов. — Смектические жидкие кристаллы. — Нематические жидкие кристаллы. — Холестерические жидкие кристаллы. — Дискотические жидкие кристаллы. — Полиморфизм жидких кристаллов. — Параметр порядка. — Особенности методов исследования фазовых переходов в термотропных жидких кристаллах.[/i] Особенности фазовых переходов в наносистемах. Особенности фазовых переходов в полимерах. [i]Структура полимеров. — Кристаллическое состояние полимеров. — Жидкокристаллическое состояние полимеров. — Жидкое фазовое состояние полимеров. [b]Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах.[/b][/i] Условия равновесия и графическое представление двухкомпонентных систем. Растворимость. [i]О русской школе теории растворенного состояния (фрагмент статьи К.П. Мищенко «Значение работ М.С. Вревского в развитии теории растворов»). — Растворимость газов в газах. — Растворимость газов в жидкостях. — Растворимость газов в твердых телах. — Взаимная растворимость жидкостей. — Растворимость твердых веществ в жидкостях. — Взаимная растворимость твердых веществ.[/i] Равновесие жидкость-пар в двухкомпонентных системах. [i]Давление насыщенного пара над жидкостью в идеальных двухкомпонентных системах. — Первая система, компоненты которой растворимы друг в друге при любых соотношениях. Закон Рауля. — Вторая система, компоненты которой абсолютно нерастворимы друг в друге. — Несовпадение составов жидкости и пара в идеальных двухкомпонентных системах. — Первая система, компоненты которой растворимы друг в друге при любых соотношениях. Первый закон Коновалова Линия жидкости и линия пара. — Вторая система, компоненты которой взаимно нерастворимы друг в друге. Гетероазеотроп. — Давление насыщенного пара над жидкостью в реальных двухкомпонентных системах. — Первая система, компоненты которой растворимы друг в друге при любых соотношениях (реальная двойная двухфазная система). Отклонения от закона Рауля. Активность. Второй закон Коновалова. Азеотропные точки. — Тангенциальный азеотроп. — Особенности экспериментального исследования равновесия между жидкостью и паром. — Углубленно: термодинамический вывод законов Коновалова. — Вторая система, компоненты которой нерастворимы друг в друге (реальная двойная трехфазная система). Ограниченная растворимость. — Взаимосвязь диаграмм давление-состав и температура-состав. — Вид фазовых диаграмм при изменении температуры (давления). Законы Вревского. — Связь зависимостей температура-состав и функция Гиббса-состав. — Правило рычага. — Разделение жидких смесей. Перегонка. — График зависимости состава насыщенного пара от состава равновесной с ним жидкости. — Пример анализа фазовой диаграммы жидкость-пар.[/i] Равновесие кристаллы-расплав в двухкомпонентных системах. [i]Кристаллизация в системах, компоненты которых в твердой фазе полностью растворимы. — Компоненты не образуют твердых соединений. — Компоненты образуют твердые соединения. — Кристаллизация в системах, компоненты которых полностью растворимы в твердой фазе, но обладают частичной растворимостью в жидкой. — Кристаллизация в системах, компоненты которых в твердой фазе ограниченно растворимы. — Системы, температуры плавления компонентов которых близки (системы с эвтектикой). — Системы с эвтектикой и образованием химических соединений. Дальтониды и бертоллиды. — Системы, в которых температуры плавления компонентов значительно различаются (системы с перитектикой). — Системы, с перитектикой и образованием химических соединений. — Кристаллизация в системах, компоненты которых в твердой фазе нерастворимы. — Компоненты не образуют стехиометрических соединений и полностью растворимы в жидкой фазе. — Эвтектическая остановка. Треугольник Таммана. — Уравнение кривой ликвидуса (уравнение Шредера-Ле Шателье). — Компоненты образуют стехиометрические соединения. — Компоненты в жидкой фазе ограниченно растворимы. — Влияние давления на характер фазовых диаграмм кристаллы-расплав. — Двухкомпонентные системы с образованием термотропных жидких кристаллов.[/i] Равновесия в разбавленных растворах нелетучих веществ. Коллигативные свойства растворов. [i]Понижение давления пара над раствором. — Повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации раствора. — Осмос. — Криоскопия, эбуллиоскопия, осмометрия. — Коллигативные свойства в растворах электролитов. Изотонический коэффициент.[/i] Лиотропные жидкие кристаллы. [b][i]Трехкомпонентные системы.[/i][/b] Графическое представление трехкомпонентных систем. Диаграмма жидкость-пар тройной системы без азеотропных точек. Диаграмма кристаллы-расплав трехкомпонентной системы с тройной эвтектикой. Кривые расслоения в трехкомпонентных жидких системах. Экстракция.