Предмет физической химии презентация

Предмет физической химии

Учебная литература Курс физической химии: В 2-х т. Т 1./ Под ред. Я.И. Герасимова. Изд. 2. М.: Химия. 1969. Стромберг А.Б., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа. 1999 (1988). Зимон А. Д. Физическая химия. М. : Агар, 2006. Горшков В. И. Основы физической химии / В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. Белик В.В., Киенская К.И. Физическая и коллоидная химия. М. : Академия, 2007.

Методическая и справочная литература Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя, А.М. Пономаревой- СПб.: Иван Федоров, 2002. Калинина Л.А. Лабораторный практикум по физической химии. Методические указания к лабораторным работам. Часть 1. ВятГУ, 2003. Калинина Л.А. Лабораторный практикум по физической химии. Часть 2. Уч. Пособие, ВятГУ, 2008. Фоминых Е.Г. Физическая химия: Уч. Пособие, ВятГУ, 2014.

Физическая химия (ФХ) – наука о применении теоретических и экспериментальных методов физики для решения химических проблем. Химические превращения сопровождаются или инициируются физическими явлениями. ФХ рассматривает химические процессы в неразрывной связи с физическими явлениями. Задача ФХ – установить эти взаимосвязи и дать их количественное описание.

Основные разделы ФХ Химическая термодинамика (ХТД) На основе всеобщих термодинамических законов рассматривает особенности тепло- и массообмена при протекании химических реакций. Практические приложения ХТД: Термохимия Учение о химическом равновесии Учение о фазовых равновесиях Учение о растворах Электрохимия Химическая кинетика и катализ Квантовая химия и строение вещества

Химическая термодинамика Основные понятия химической термодинамики

ХТД изучает взаимные превращения массы и энергии (в форме теплоты и работы) при протекании химических реакций. Термодинамический подход к описанию реакций позволяет установить возможность (невозможность) осуществления химической реакции в заданных условиях; предсказать направление самопроизвольного протекания процесса; 3) определить предел протекания процесса (условия достижения химического равновесия). Объект изучения термодинамики – термодинамическая система (ТДС). ХТД рассматривает только макроскопические системы. ТДС – тело или группа тел, отделенные от окружающего мира реальной или мысленной поверхностью.

Состояние ТДС описывают при помощи термодинамических переменных.

Свойства функций состояния и функций процесса Бесконечно малое изменение функции состояния есть полный дифференциал dF. Изменение функции состояния не зависит от пути протекания процесса: В циклическом процессе функция состояния не изменяется:

Теплота и работа – два способа передачи энергии. Теплота – энергия передается за счет хаотического движения частиц. q > 0 – теплота поглощается системой – эндотермический процесс q < 0 – теплота выделяется из системы – экзотермический процесс Работа (A или W)– энергия передается за счет направленного движения макрообъектов. А < 0 – работа совершается внешними силами над системой А > 0 – работу совершает сама система А = АМЕХ + АПОЛ АМЕХ = PΔV – механическая работа, т. е. работа расширения или сжатия газа АПОЛ – полезная работа (химическая, электрическая, магнитная, сил поверхностного натяжения и др.)

При изменении хотя бы одного параметра состояния система переходит в новое состояние, т.е. протекает термодинамический процесс.

Термодинамическое равновесие – состояние системы, при котором все её свойства изменяются бесконечно медленно. Процесс равновесный, если бесконечно малое внешнее воздействие вызывает бесконечно малое отклонение интенсивных свойств системы от равновесных значений. Равновесный процесс – бесконечно медленный процесс. Обратимый процесс протекает в прямом и обратном направлениях, возвращая ТДС в исходное состояние без изменений в самой системе и окружающей среде. Обратимые процессы всегда равновесны.

Первое начало термодинамики I закон термодинамики - закон сохранения энергии для тепловых процессов, в которых энергия передается в виде теплоты и работы. Вечный двигатель первого рода не существует. В изолированной системе различные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных количествах, т. е. внутренняя энергия изолированной системы постоянна. Внутренняя энергия – суммарная энергия ТДС, включающая кинетическую энергию движения всех видов частиц и потенциальную энергию их взаимодействия. Внутренняя энергия закрытой системы есть разность теплоты, подводимой к системе, и работы, которую совершает система U = q – A .

dU = δq – δA − дифференциальная форма (1) ∆U = q – A − интегральная форма (2) ∆U = q – Aпол− Амех = q – Aпол− PΔV = Q − PΔV (3) Q = q – Aпол − тепловой эффект реакции по Кирееву (4) Aпол = 0 → Q = q dU = δQ – PdV − дифференциальная форма (5) ∆U = Q – PΔV − интегральная форма (6)

Теплота и работа в различных процессах dU = δQ – PdV (5)

dU = δQ – PdV (5)

dU = δQ – PdV (5)

dU = δQ – PdV (5)

Работа расширения (сжатия) газа в различных процессах 1 – изобара 2 – изохора 3 – изотерма 4 – адиабата

Разминка В процессе дыхания при расширении и сжатии легких человек затрачивает энергию. Каждый выдох из легких взрослого человека сопровождается выталкиванием в среднем 0,5 л газа при Р=1 атм. Это происходит примерно 15000 раз в сутки. Оцените величину работы, совершаемой при дыхании человека в течение 24 часов. Чтобы почувствовать, насколько велика эта работа, представьте, что такая же работа совершается при подъеме груза массой m (кг) на высоту 30-этажного небоскреба, примерно 100 метров. Рассчитайте массу груза.

Такую работу выполняет Ваш организм даже когда Вы «отдыхаете»!