Geum.ru

Модуль 1 Хімічна термодинаміка. Фазові рівноваги. Колігативні властивості розбавлених розчинів. Електрохімія. Хімічна кінетика Донецьк 2011

Вид материалаДокументы

Содержание


Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гібсса.
Цілі навчання
Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Заняття 2

Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гібсса.

Актуальність теми

Другий закон термодинаміки дає можливість визначати напрям, в якому в даних умовах здійснюється взаємодія в даній системі та дозволяє визначати, як зміна зовнішніх умов (температури, тиск і ін.) впливає на положення рівноваги і, отже (що важливе на практиці), якими повинні бути ці зовнішні умови, щоб даний процес міг здійснитися в потрібному напрямі та в оптимальному ступені. Разом з ентропією, зміною якої характеризуються процеси, що відбуваються в ізольованих системах, застосовуються і інші характеристичні функції та термодинамічні потенціали. На основі постулату Планка можливо визначати ентропію речовин термохімічним шляхом. Користуючись теплотою даного процесу і зміною ентропії в нім, за рівнянням Гіббса-Гельмгольца можна визначити зміну ізобарно-ізотермічного або ізохорно-ізотермічного потенціалів в процесі.


Цілі навчання

Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть другого закону термодинаміки для подальшого використання таких знань — умінь у фармації.

Конкретні цілі:

УМІТИ:

1. Інтерпретувати типи термодинамічних процесів.

2. Інтерпретувати характеристичні функції і їх зміни.

3. Інтерпретувати термодинамічні потенціали і їх зміни.

4. Розраховувати зміну ентропії і ізобарно-ізотермічні потенціали в різних хімічних і фізіко-хімічних процесах і оцінювати отримані результати.


Зміст навчання

Перелік теоретичних питань:

1. Визначення термодинамічних процесів: самодовільних, несамодовільних, рівноважних, оборотних, необоротних.

2. Другий закон термодінаміки. Постулат Планка.

3. Характеристичні функції і їх зміна.

4. Термодинамічні потенціали і їх зміна.

5. Рівняння Гіббса-Гельмгольца.

6. Застосування другого закону термодінаміки і рівнянь Гиббса-Гельмгольца для розрахунку змін характеристичних функцій і термодінамічних потенціалів.

7. Разрахунок зміни ентропії.

8. Розрахунок зміни ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса). Застосування другого закону термодінаміки і рівнянь Гіббса-Гельмгольца у фармації.


Граф логічної структури теми: “Другий закон термодинаміки. Термодинамічні потенціали і характеристичні функції”



Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І Кабачний, Л.К. Осіпенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного.- Харків.: Вид-во УкрФА «Прапор», 1999. -С. 28-38.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. - Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. -С. 18-19.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др..: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С. 1-29.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм рішення задач — див. заняття 1.


Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Термохимічні розрахунки дозволяють прогнозувати теплові ефекти тих або інших реакцій, які лежать в основі синтезу лікарських препаратів. Для розрахунку теплового ефекту реакції при підвищеній температури слід використовувати рівняння:

А. Кірхгофа

В. Больцмана

С. Ізобари

D. Ізотерми

Е. Ізохори

Тест 2

У ізольованій системі для визначення можливості і напряму протікання самодовільних процесів використовують зміну термодинамічній функції:

А. Ентальпії

В. Ентропії

С. Енергії Гиббса

D. Енергії Гельмгольца

Е. Внутрішньої енергії

Тест 3

Ентропія - міра неупорядоченності системи. В ході хімічних і біохімічних реакцій величина ентропії може змінюватися. Вкажіть, не проводячи розрахунків, в якому з приведених процесів ентропія зростає.

А. СН4 (г) + С12 (г) = СНзСІ (г) +НС1

В. 4А1(т) + 3С (т) = АlС3 (т)

С. С (графіт) +СО2 (т) = 2СО (г)

D. Н2 (г) + С12 (г) = 2 НС1 (г)

Е. 4 НС1 (г) +О2 (г) = 2Сl2 (г) + 2Н2О

Тест 4

Ентропія - міра невпорядкованості системи. Ентропія системи зменшується в процесі:

А. Дисоціації

В. Сублімації

С. Випаровування

D. Полімеризації

Е. Плавлення

Тест 5

Йодоформ при зберіганні мимоволі розкладається з утворенням йоду. Яка з термодінамічних функцій може служити критерієм спрямування цього процесу при постійних V і Т?

А. Внутрішньої енергії

В. Енергії Гіббса

С. Ентальпія

D. Ентропія

Е. Енергія Гельмгольца

Тест 6

Розрахуйте зміни ентропії при перетворенні 0,1 кг води, узятої при 0°С, в пар при 120°С. Питома теплота випаровування води при 100°С дорівнюється 2,255 кДж/г; питома теплоємність рідкої води складає 4,184 Дж/(г-К); питома теплоємність пари при постійному тиску рівна 19,958 Дж/(г-К).

А. 839,654 Дж/К

В. 800 Дж/К

С. 300 Дж/К

D.139,654 Дж/К

E. 339,654 Дж/К

Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань:

тест 1-А, тест 5-Е, тест 6 - А

Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.