Термодинамический анализ физико-химических систем: Методическое пособие для выполнения расчетной работы по дисциплинам "Концепции современного естествознания" и "Теоретические основы прогрессивных технологий"

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М.Ф. Решетнева

Кафедра управления качеством и сертификации

Термодинамический анализ

физико-химических систем

 Методическое пособие

для выполнения расчетной работы

по дисциплинам "Концепции современного естествознания"

и "Теоретические основы прогрессивных технологий"

Красноярск  2007

УДК 531+543+669

    Рецензент:

кандидат химических наук, доцент В.А. Миронова (СибГАУ)

Печатается по решению Научно-методического совета ФЭФ

Термодинамический анализ физико-химических систем: Методическое пособие для выполнения расчетной работы по дисциплинам "Концепции современного естествознания" и "Теоретические основы прогрессивных технологий". Составители: В.П. Жереб, А.А. Голенкова. - Красноярск: СибГАУ, 2007. - 24 с.

Методическое пособие предназначено для студентов СибГАУ всех форм обучения. Издание содержит необходимые теоретические сведения из химической термодинамики, перечень расчетных заданий, пояснения к ним, а также 30 вариантов физико-химических систем.

© Жереб В.П., Голенкова А.А., 2007

© Сибирский государственный

аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, 2007

Введение

Расчетная работа выполняется студентами самостоятельно в виде домашнего задания для закрепления теоретических представлений и развития практических навыков термодинамического анализа химических реакций, протекающих в реальных природных и технологических процессах. Расчетные задания демонстрируют разносторонность энергетического анализа состояния равновесия в физико-химических системах и позволяют получить представление о возможностях и ограничениях феноменологического подхода при исследовании систем разной природы.

Ознакомление с теоретическими основами термодинамики в лекционном курсе и приобретение навыков практического использования термодинамического метода при выполнении термодинамических расчетов имеет большое значение для фундаментального образования студентов. Целью методического пособия является более подробное, по сравнению с учебниками по указанным дисциплинам, изложение теоретических положений и конкретных сведений из химической термодинамики, необходимых для самостоятельного практического выполнения расчетных заданий.

 Полученные знания и умения играют важную роль в освоении диссипативной модели реальности и формировании системного мышления у будущих специалистов.

Последовательное выполнение всех расчетных заданий позволяет лучше организовать, сделать более целенаправленной, самостоятельную работу студентов по освоению всего курса. Кроме того, по результатам их выполнения удобно проводить объективный контроль полноты освоение термодинамики как раздела физики и как теоретической основы химии.

Методическое пособие содержит описания, краткие пояснения и примеры выполнения четырех расчетных заданий:

- определение теплового эффекта химической реакции;

- оценка изменения энтропии химической реакции;

- расчет изменения энергии Гиббса и оценка возможности протекания реакции;

- определение константы равновесия реакции в разных условиях ее протекания.

В настоящем издании предлагается 30 вариантов физико-химических систем, в одной из которых следует провести термодинамический анализ возможности протекания химического взаимодействия между компонентами и количественно оценить соотношение исходных веществ и продуктов реакции при достижении состоянии равновесия. Несмотря на относительную простоту предлагаемых физико-химических систем и учебный характер выполняемых расчетных заданий, каждый студент, осознанно выполняющий термодинамический анализ и успешно справившийся с поставленной задачей, имеет возможность убедиться в прогностических возможностях термодинамического метода и почувствовать эвристический потенциал диссипативной модели реальности, сложившейся на его основе [1].