Физическая химия: конспект лекций. А. В. Березовчук

газов. Голландский физик Я. Д. Ван-дер-Ваальс первым понял причины этих отклонений: одна из них состоит в том, что вследствие огромного числа молекул, их собственный объем в целом сравним с объемом сосуда, в котором находится газ. С другой стороны, существование взаимодействия между молекулами газа слегка искажает показание манометров, с помощью которых обычно измеряют давление газа. В итоге Ван-дер-Ваальс получил уравнение следующего вида:

      где а, в – постоянные величины для различных газов.

      Недостаток этого уравнения в том, что а и в должны быть измерены для каждого газа эмпирически. Преимущество в том, что оно включает область перехода газа в жидкую фазу при высоких давлениях и низких температурах. Осознание этого сделало возможным получать любой газ в жидкой фазе.

      ЛЕКЦИЯ № 2. Химическая термодинамика

      Химическая термодинамика – наука, изучающая условия устойчивости систем и законы.

      Термодинамика – наука о макросистемах.

      Она позволяет apriori определить принципиальную невозможность того или иного процесса. Физические и химические явления в термодинамике исследуются с помощью основных законов термодинамики. Состояние рассматриваемых объектов в термодинамике определяется непосредственно измеряемыми величинами, характеризующими вещества; механизм процесса и сама структура вещества не рассматриваются.

      В химической термодинамике изучается применение законов термодинамики к химическим и физико-химическим явлениям.

      В ней рассматриваются главным образом:

      1) тепловые балансы процессов, включая тепловые эффекты физических и химических процессов;

      2) фазовые равновесия для индивидуальных веществ и смесей;

      3) химическое равновесие.

      Тепловые балансы составляют на основе первого закона термодинамики. На основе второго и третьего законов проводят анализ фазового и химического равновесий.

      Изучение законов, которые описывают химические и физические равновесия, имеет огромное значение в химической термодинамике. Значение их позволяет решать задачи для производственной и научно-исследовательской работы. Рассмотрим основные задачи:

      1) определение условий, при которых данный процесс становится возможным;

      2) нахождение пределов устойчивости изучаемых веществ в тех или иных условиях;

      3) устранение побочных реакций;

      4) выбор оптимального режима процесса (давления, концентрации реагентов и т. д.).

      Основные понятия и определения

      1. Системы и их классификация

      Система – тело или несколько тел, находящихся во взаимодействии между собой (диффузия, теплообмен, химическая реакция) и отделенных от окружающей среды.

      Состояние системы в термодинамике определяется с помощью набора переменных, называемых параметрами состояния и характеризующих термодинамическое состояние при равновесии. Всякое изменение, происходящее в системе и связанное с изменением хотя бы одного из параметров состояния, называется термодинамическим