Физическая химия. Термодинамика

О курсе

Химическая термодинамика объединяет законы природы, управляющие химическими превращениями в единую систему, построенную на основе законов физики и химии и, используя математический подход, подобно сети охватывает все ранее установленные частные закономерности для химических реакций. В курсе рассматриваются основные понятия, методы и законы термодинамики, их применение к рассмотрению равновесий химических реакций, фазовых равновесий и электрохимическим явлениям. Подробно изучается использование термодинамических функций внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса и энергия Гельмгольца для определения направления химических реакций, методы расчета количеств реагирующих веществ, получаемых в химических реакциях при достижении состояния равновесия, влияние температуры и давления на возможности управления химическими реакциями. Излагается термодинамическая теория растворов, с подробным изложением теории активности и ее применения к расчетам равновесий в растворах, а также фазовые равновесия в металлических системах, диаграммы состояния и методы их построения экспериментальные и основанные на расчетах по термодинамическим данным. В завершении курса изучается термодинамическая теория гальванических элементов и основы теории растворов электролитов.

Присоединяйтесь к Telegram-каналу Онлайн-курсы НИТУ МИСИС или пишите на openedu@misis.ru. Мы ответим на все ваши вопросы.

Результат

После прохождения курса студент:

умеет применять методы термодинамики при анализе химических превращений веществ;
может вычислять термодинамические функции для различных процессов;
выполняет расчеты химических равновесий;
владеет методами определения термодинамических свойств растворов;
умеет строить и читать диаграммы фазовых равновесий;
может выполнять термодинамические расчеты электрохимическими методами.

Умения

Владеть методологией применения методов химической термодинамики к рассмотрению и анализу физико-химических процессов;
Применять знания законов термодинамики и следствий из них вытекающих к анализу химических и фазовых равновесий, определять направления химических процессов в зависимости от условий их проведения, рассчитывать выход химических реакций;
Владеть методами описания термодинамических свойств идеальных и реальных растворов, применять их для расчетов химических равновесий в растворах, владеть методами анализа фазовых равновесий;
Владеть электрохимическими методами изучения химических равновесий, уметь применять их для анализа работы химических источников тока

Формируемые компетенции

ОПК-4-У2 Выполнять термохимические расчеты, расчеты химического равновесия, равновесия в растворах

ОПК-1-У1 Осуществлять корректное математическое описание физических и химических явлений технологических процессов

ОПК-4-В2 Владеть методами измерения тепловых эффектов химических реакций, парциальных мольных величин, равновесных характеристик.

О преподавателях

Томилин Игорь Аркадьевичпреподаватель

Входные требования

Курс лекций подходит для широкого круга слушателей с базовой подготовкой по математике в пределах курсов «Интегральное и дифференциальное исчисление», включая разделы о функциях многих переменных и решениях простых дифференциальных уравнений. Для эффектив

ного усвоения курса обязательно знакомство с курсами «Химия» и «Физика».

Содержание курса

1. Введение. Первый закон термодинамики.
Основные понятия и определения. Математическая формулировка первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Применение первого закона термодинамики к простейшим процессам. Зависимости внутренней энергии и энтальпии от параметров состояния.

2. Применение первого закона термодинамики к химическим процессам. Второй закон термодинамики.
Термохимия. Закон Гесса. Зависимость теплоты химической реакции от температуры. Обратимые процессы. Математическая формулировка второго закона термодинамики.

3. Энтропия.
Определение направления процессов в изолированной системе. Вычисление энтропии при различных процессах. Статистическая интерпретация понятия энтропии.

4. Функции состояния энергия Гиббса и энергия Гельмгольца.
Критерии определения направления процессов в неизолированных системах. Зависимость энергии Гиббса и энергии Гельмгольца от параметров состояния.

5. Расчеты химических равновесий.
Изотерма ВантГоффа. Константа равновесия химической реакции. Расчет выхода химической реакции. Зависимость константы равновесия химической реакции от температуры. Изохора ВантГоффа.

6. Третий закон термодинамики.
Тепловая теорема Нернста. Вычисление абсолютных значений энтропии. Применение третьего закона термодинамики для расчетов равновесий.

7. Теория растворов.
Парциальные мольные величины. Бесконечно разбавленные растворы. Законы Генри и Рауля. Выбор стандартного состояния. Равновесия химических реакций в бесконечно разбавленных растворах. Идеальные растворы.

8. Реальные растворы.
Активность. Применения активности для расчетов равновесий в растворах. Методы определения активности.

9. Фазовые равновесия.
Правило фаз. Диаграммы фазовых равновесий двухкомпонентных систем. Экспериментальные методы построения диаграмм состояния. Принципы термодинамического расчета диаграмм состояния.

10. Применение термодинамики к электрохимическим процессам.
Термодинамика гальванического элемента. Активность компонентов в растворах электролитов, методы ее определения. Электродные потенциалы. Определение термодинамических величин электрохимическими методами.

Профессии, специальности и направления подготовки	27.00.00 Управление в технических системах 19.00.00 Промышления экология и биотехнологии 16.00.00 Физико-технические науки и технологии 21.00.00 Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия 22.00.00 Технологии материалов 09.00.00 Информатика и вычислительная техника 17.00.00 Оружие и системы вооружения 14.00.00 Ядерная энергетика и технологии 18.00.00 Химические технологии 12.00.00 Фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии 29.00.00 Технологии легкой промышленности 25.00.00 Аэронавигация и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники 10.00.00 Информационная безопасность 23.00.00 Техника и технологии наземного транспорта 20.00.00 Техносферная безопасность и природообустройство 08.00.00 Техника и технологии строительства 13.00.00 Электро- и теплоэнергетика 24.00.00 Авиационная и ракетно-космическая техника 11.00.00 Электроника, радиотехника и системы связи 26.00.00 Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта 28.00.00 Нанотехнологии и наноматериалы 15.00.00 Машиностроение 07.00.00 Архитектура
Область деятельности	Инженерное дело, технологии и технические науки
Дата окончания записи	20.12.2023
Трудоёмкость в з.е.	4.0
Количество лекций	10
Дата ближайшего старта	11.09.2023
Дата окончания	20.01.2024
ID курса	56001ace5efb41ea96b983121f26d194
К-во обучающихся на версии курса	12139
Язык	Русский
Длительность	10 недель
Сертификат	Есть
Версия	10