URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Дуров В.А., Агеев Е.П. Термодинамическая теория растворов
Id: 7235
 
339 руб.

Термодинамическая теория растворов. Изд.2

URSS. 2002. 248 с. Мягкая обложка. ISBN 5-354-00190-0.

 Аннотация

В учебном пособии изложены основы термодинамической теории многокомпонентных гомогенных и гетерогенных систем и ее приложения к растворам неэлектролитов. Рассмотрена термодинамическая теория идеальных, бесконечно разбавленных и неидеальных растворов. Даны основы термодинамической теории фазовых равновесий, коллигативных свойств растворов, термодинамической теории устойчивости. Описаны теория флуктуаций, влияние флуктуаций на свойства растворов и их взаимосвязь с необратимыми процессами. Рассмотрены элементы термодинамики неравновесных процессов.

Для студентов, аспирантов и преподавателей химических и смежных специальностей университетов и других вузов, а также для научных сотрудников, использующих в своей работе термодинамические методы изучения многокомпонентных систем.


 Оглавление

 Предисловие
Глава 1. Термодинамические соотношения, используемые в теории растворов
 § 1.1.Характеристические функции. Фундаментальное уравнение Гиббса
 § 1.2.Экстенсивные и интенсивные величины
 § 1.3.Химический потенциал газа. Активность, коэффициент активности
Глава 2. Термодинамическая теория идеальных растворов
 § 2.1.Определение и термодинамические свойства идеальных растворов
 § 2.2.Равновесие идеальный раствор--пар
 § 2.3.Равновесие идеальный раствор--твердая фаза
 § 2.4.Температура кипения идеальных растворов
 § 2.5.Осмотическое равновесие в идеальных растворах
 § 2.6.Классификация идеальных растворов
Глава 3. Термодинамическая теория бесконечно разбавленных растворов
 § 3.1.Общая характеристика разбавленных растворов
 § 3.2.Вывод основных уравнений термодинамической теории бесконечно разбавленных растворов
 § 3.3.Равновесие жидкость--пар в бесконечно разбавленных растворах
 § 3.4.Температура кипения, температура замерзания и осмотическое равновесие в бесконечно разбавленных растворах
 § 3.5.Бесконечно разбавленные и идеальные растворы
Глава 4. Термодинамическая теория неидеальных растворов
 § 4.1.Термодинамическое определение понятия "неидеальный раствор"
 § 4.2.Классификация бинарных жидких систем по типу фазовых диаграмм
 § 4.3.Термодинамические функции неидеальных растворов
 § 4.4.Описание термодинамических функций неидеальных растворов с помощью активностей и коэффициентов активности
 § 4.5.Концентрационная зависимость коэффициентов активности, определенных в несимметричной системе сравнения
 § 4.6.Концентрационная зависимость коэффициентов активности, определенных в симметричной системе сравнения
 § 4.7.Методы определения активностей и коэффициентов активности
 § 4.8.Описание термодинамических свойств растворов при помощи избыточных термодинамических функций
Глава 5. Термодинамические свойства регулярных и атермических растворов
 § 5.1.Регулярные растворы
 § 5.2.Атермические растворы
Глава 6. Влияние внешних условий на равновесие сосуществующих фаз
 § 6.1.Уравнения, описывающие равновесие в двухкомпонентных двухфазных системах
 § 6.2.Равновесие жидкость-пар в двухкомпонентных двухфазных системах. Законы Гиббса--Коновалова. Законы Вревского
Глава 7. Флуктуации термодинамических величин
 § 7.1.Элементы статистической механики. Понятие о флуктуациях
 § 7.2.Вероятность флуктуации параметров в изолированной системе
 § 7.3.Вероятность флуктуации параметров состояния в открытой системе
 § 7.4.Флуктуации и термодинамическая устойчивость систем по отношению к непрерывным изменениям параметров состояния
 § 7.5.Флуктуации температуры, давления, объема, плотности, энергии, концентрации
 § 7.6.О некоторых границах применимости термодинамической теории флуктуации
 § 7.7.Флуктуации и симметрия кинетических коэффициентов неравновесной термодинамики
Глава 8. Основы неравновесной термодинамики
 § 8.1Равновесные и неравновесные системы
 § 8.2.Основные положения термодинамики неравновесных процессов
 § 8 3.Некоторые свойства функции диссипации
 § 8.4.Уравнения баланса, обобщенные термодинамические силы и потоки
 § 8.5.Равновесные соотношения
 § 8.6.Неравновесные процессы в прерывных системах
 § 8.7.Неравновесные процессы в непрерывных системах
 Приложение
 Литература

 Предисловие

Светлой памяти Якова Ивановича Герасимова посвящаем

Основные положения термодинамики были сформулированы в середине XIX -- начале XX века, и последующее ее развитие состояло в углубленном анализе фундаментальных принципов, совершенствовании математического аппарата и в разнообразных приложениях к решению научных и технических проблем. В настоящее время равновесная термодинамика представляет стройную теорию, являясь основой изучения тепловой формы движения материи.

Термодинамика, как известно, изучает свойства равновесных макроскопических систем исходя из трех основных законов, называемых началами термодинамики, и не использует в явной форме представлений о молекулярной природе вещества. Феноменологический характер термодинамики приводит к важным результатам в отношении свойств систем, но, с другой стороны, ограничивает глубину изучения этих свойств, так как не позволяет вскрыть молекулярную природу исследуемых явлений. Задача обоснования законов термодинамики и расчета свойств систем на основе молекулярных представлений является предметом статистической механики, формирование которой происходило наряду с развитием термодинамики. Следует отметить, что, несмотря на принципиальную возможность расчета термодинамических свойств при помощи методов статистической механики, практическая ее реализация для реальных, в частности конденсированных, систем в настоящее время весьма сложна.

Хотя второй закон термодинамики, сформулированный в середине XIX в., содержал принципиальную возможность приложения термодинамического подхода к описанию неравновесных процессов, основное применение термодинамики до недавнего времени ограничивалось исследованием равновесных свойств вещества. В последние десятилетия ведется интенсивное развитие неравновесной термодинамики, представляющей макроскопическую теорию необратимых процессов, протекающих в природе.

Таким образом, круг проблем, для изучения которых используются методы термодинамики, непрерывно расширяется. Наряду с традиционными приложениями в физических, физико-химических, химических исследованиях термодинамический подход в настоящее время широко используется в биологии, геологии, материаловедении, металлургии и многих других областях науки и техники.

Подавляющее большинство исследуемых естественными науками объектов представляют собой растворы различных веществ. Не являются исключением и так называемые "индивидуальные" вещества, представляющие, как правило, растворы изотопов. В монографиях и учебных пособиях по общей и химической термодинамике главное внимание уделено изложению основных законов, анализу равновесных свойств и превращений однокомпонентных веществ или же термодинамического аспекта химических равновесий. Последовательному и детальному рассмотрению вопросов, относящихся к термодинамической теории растворов, уделяется значительно меньшее внимание. В курсах физической химии, читаемых в университетах и других высших учебных заведениях, изложение термодинамики растворов носит конспективный характер. В силу указанных причин существует известный разрыв между уровнями преподавания термодинамики растворов и научной литературой по этому вопросу. Квалифицированное владение методами термодинамики растворов, по нашему мнению, является необходимой частью физико-химического и химического образования, основой активного применения их для решения научных и прикладных задач. Следует также иметь в виду, что, несмотря на относительную простоту принципов термодинамики и соответствующего математического аппарата, ее приложение к конкретным задачам требует "термодинамической культуры ", позволяющей избежать возможных ошибок, которые в истории термодинамики совершались даже выдающимися учеными. Систематическому изложению термодинамической теории растворов неэлектролитов и посвящено данное учебное пособие.

Книга состоит из восьми глав. В первой главе, носящей вводный характер, изложены основные понятия и уравнения, используемые в термодинамической теории многокомпонентных и многофазных систем.

Вторая глава посвящена изложению термодинамической теории идеальных растворов. Детально рассмотрены фазовые равновесия (жидкость-пар, жидкость-твердая фаза) в идеальных растворах. Дан вывод уравнений теории коллигативных свойств идеальных растворов.

В третьей главе рассмотрена термодинамическая теория бесконечно разбавленных растворов неэлектролитов. Дан вывод и проведен анализ уравнений, описывающих концентрационную зависимость термодинамических функций в бесконечно разбавленных растворах. Рассмотрены теория фазовых равновесий в бесконечно разбавленных растворах, их коллигативные свойства. Обсуждены взаимосвязь и различие понятий "идеальный раствор" и. "бесконечно разбавленный раствор".

В четвертой главе изложена термодинамическая теория неидеальных растворов неэлектролитов. Охарактеризованы термодинамическая классификация неидеальных растворов и классификация бинарных растворов по типу равновесных фазовых диаграмм жидкость-пар. Рассмотрены методы описания термодинамических функций неидеальных растворов с помощью активностей компонентов и избыточных термодинамических функций. Обсуждена проблема выбора стандартного состояния при описании термодинамических свойств неидеальных растворов и подробно рассмотрены системы сравнения, применяемые в литературе при термодинамическом описании неидеальных растворов. Изложена теория фазовых равновесий, коллигативных свойств неидеальных растворов, охарактеризованы методы определения коэффициентов активности, в том числе новейшие (рэлеевское рассеяние света).

В пятой главе рассмотрена термодинамическая теория регулярных и атермических растворов. Регулярные и атермические растворы представляют два предельных случая отклонения растворов от идеальности и, строго говоря, в природе не существуют. Тем не менее теории регулярных и атермических растворов являются весьма важной ступенью при рассмотрении отклонений от идеальности и в некоторых случаях позволяют приближенно описать термодинамические свойства неидеальных систем.

В шестой главе изложена общая термодинамическая теория фазовых равновесий в растворах. Дан вывод дифференциальных уравнений, описывающих влияние внешних условий на равновесие сосуществующих фаз в бинарных двухфазных системах. Подробно рассмотрены фазовые равновесия жидкость--пар. Даны строгая формулировка и вывод законов Гиббса--Коновалова и законов Вревского и охарактеризованы границы их применимости.

В седьмой главе изложена теория флуктуации термодинамических величин в равновесных системах и рассмотрены ее приложения к обоснованию фундаментального положения неравновесной термодинамики -- соотношений взаимности Онзагера. Представление о флуктуациях выходит за рамки классической равновесной термодинамики, и в учебных пособиях по термодинамике теория флуктуации обычно не излагается. Теория флуктуации использует как положения классической термодинамики, так и выводы статистической механики. В связи с этим изложены некоторые положения классической равновесной статистической механики Гиббса и на их основе дан вывод формулы Больцмана для расчета флуктуации термодинамических величин в изолированных системах и далее -- в открытых системах, обменивающихся с окружающей средой энергией и веществом. Рассмотрены условия термодинамической устойчивости систем по отношению к непрерывным изменениям параметров состояния и их взаимосвязь с флуктуациями термодинамических переменных. Получены выражения для средних квадратов флуктуации основных термодинамических величин. Проанализированы границы применимости термодинамической теории флуктуации; особое внимание уделено предположению о возможности термодинамического описания неравновесных состояний (постулат о локальном равновесии), играющему центральную роль в термодинамике неравновесных процессов. Рассмотрена взаимосвязь флуктуации в равновесных системах и макроскопических неравновесных процессов. Исходя из основных принципов классической статистической механики дан вывод принципа детального равновесия, являющегося следствием микроскопической обратимости уравнений механики относительно обращения времени, и на его основе проведено доказательство соотношений взаимности Онзагера.

В восьмой главе изложены основы неравновесной термодинамики. Охарактеризованы особенности термодинамического описания неравновесных процессов. Рассмотрен вывод уравнений баланса для экстенсивных термодинамических переменных. Изложены положения линейного варианта термодинамики необратимых процессов и некоторые его приложения к описанию химических реакций, теплопереноса, диффузии и перекрестных неравновесных процессов в растворах неэлектролитов. Рассмотрены возможности определения коэффициентов активности компонентов на основе совокупности термодинамических и кинетических свойств.

При написании книги использованы материалы методических пособий, изданных авторами на химическом факультете Московского университета и применяемых в преподавании общего и специальных курсов физической химии.

Глава 1, § 2.1--2.3 главы 2, § 3.1--3.3 главы 3, § 4.1, 4.3--4.7 главы 4, главы 5, 7 написаны В.А.Дуровым, § 4.2 главы 4, § 8.1--8.3, § 8.5--8.7 главы 8 -- Е.П.Агеевым; § 2.4--2.6, 3.4, 3.6, глава 6 и § 8.4 главы 8 написаны авторами совместно.

Для понимания изложенного в книге материала необходимо знакомство с основами термодинамики, элементами классической равновесной статистической механики. В список литературы включены монографии и учебные пособия по общей и химической термодинамике, термодинамике растворов и ее приложениям, статистической механике и термодинамике необратимых процессов, в которых читатель может найти дополнительные сведения по вопросам, изложенным в книге. Кроме того, приведен список литературы по проблемам теоретических и экспериментальных исследований в области молекулярной теории жидкостей и растворов.

Авторы надеются, что данная книга окажется полезной для студентов, аспирантов и преподавателей химических и смежных специальностей университетов и высших учебных заведений, а также научных сотрудников, использующих в своей работе термодинамические методы описания и изучения растворов.

Мы глубоко благодарны рецензентам: члену-корреспонденту АН СССР профессору Г.А.Крестову, профессору О.М.Полтораку, а также профессору М.И.Шахпаронову за полезные замечания, позволившие улучшить книгу.

В.А.Дуров, Е.П.Агеев
 
© URSS 2016.

Информация о Продавце