Обложка Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика
Id: 248315
1379 руб.

Химическая термодинамика. Изд. стереотип.

URSS. 2019. 584 с. ISBN 978-5-397-06787-4.
Типографская бумага
  • Твердый переплет

Аннотация

В настоящей книге изложены первое начало термодинамики и его приложение к термохимии, второе начало, термодинамические потенциалы и общие условия равновесия, свойства однокомпонентных гомогенных и гетерогенных систем, характеристика растворов и фазовые равновесия в них, химическое равновесие и основы статистического расчета термодинамических функций по спектроскопическим данным.

Книга неоднократно переиздавалась в СССР; за издание... (Подробнее)


Содержание
Из предисловия к первому изданию8
Предисловие к третьему изданию10
Глава 1. Введение11
§ 1. Предмет и метод термодинамики11
§ 2. Основные понятия и определения13
1. Системы и их классификация13
2. Термодинамические параметры14
3. Работа и теплота17
4. Обратимые и необратимые процессы18
5. Математические соотношения, связывающие параметры состояния23
§ 3. Термины и обозначения27
Глава II. Первое начало термодинамики30
§ 1. Содержание первого начала30
1. Круговые процессы30
2. Некруговые процессы. Внутренняя энергия31
§ 2. Энтальпия36
Глава III. Тепловые эффекты и теплоемкости39
§ 1. Закон Гесса39
§ 2. Стандартные тепловые эффекты42
§ 3. Некоторые способы расчета тепловых эффектов47
1. Теплоты образования47
2. Теплоты сгорания50
3. Сравнительный расчет тепловых эффектов52
§ 4. Теплоемкость52
1. Теплоемкость при различных процессах52
2. Зависимость теплоемкости от температуры55
3. Некоторые закономерности63
§ 5. Зависимость теплового эффекта от температуры66
1. Уравнение Кирхгофа66
2. Уравнение ΔH = φ(T) в конечном виде69
3. Тепловой баланс75
Глава IV. Второе начало термодинамики77
§ I. Содержание второго начала77
1. Цикл Карно77
2. Термодинамическая шкала температур81
3. Невозможность вечного двигателя81
§ 2. Энтропия83
1. Изменение энтропии в обратимых процессах84
2. Изменение энтропии в необратимых процессах86
3. Изменение энтропии как критерий равновесия и самопроизвольности процессов86
4. Связь энтропии с другими термодинамическими параметрами и некоторые соотношения между производными функциями90
§ 3. Обоснование второго начала93
1. Термодинамическая вероятность состояния93
2. Фазовое пространство93
3. Связь энтропии с термодинамической вероятностью95
4. Флуктуации97
5. Несостоятельность «теории тепловой смерти» вселенной98
Глава V. Термодинамические и химический потенциалы и общие условия равновесия101
§ 1. Термодинамические потенциалы101
1. Изменение термодинамического потенциала как критерий равновесия и самопроизвольности процессов105
2. Различные термодинамические соотношения107
§ 2. Характеристические функции110
§ 3. Химический потенциал114
§ 4. Общие условия равновесия117
1. Устойчивое и неустойчивое равновесия118
2. Равновесное сосуществование фаз. Правило фаз Гиббса119
3. Принцип смещения равновесия124
Глава VI. Однокомпонентные гомогенные системы126
§ 1. Идеальный газ126
§ 2. Уравнения состояния реального газа133
§ 3. Фугитивность141
1. Стандартное состояние142
2. Зависимость фугитивности от температуры144
3. Методы расчета фугитивности145
§ 4. Дросселирование149
§ 5. Расчет свойств газов по экспериментальным данным155
1. Расчет по зависимости Р — V — Т и СР = φ(T)156
2. Расчет по зависимости СР = φ{Р,Т) или Н = φ(Р, Т) и VT = φ(Р)162
3. Расчет по μ и СР163
4. Влияние давления на тепловой эффект реакции163
§ 6. Обобщенный метод расчета некоторых свойств газов и жидкостей под давлением164
1. Газы164
2. Жидкости178
Глава VII. Однокомпонентные гетерогенные системы184
§ 1. Взаимосвязь между температурой и давлением при сосуществовании фаз184
1. Уравнение Клапейрона — Клаузиуса184
2. Приближенные соотношения187
§ 2. Методы сравнительного расчета зависимости давления насыщенного пара от температуры192
1. Метод выпрямления192
2. Метод сравнения температур кипения данного и стандартного веществ при равных давлениях паров193
3. Метод сравнения давления паров различных веществ при равных температурах кипения194
4. Метод сравнения давления паров различных веществ при равных приведенных температурах кипения196
§ 3. Критическое состояние197
§ 4. Теплоемкости сосуществующих фаз и теплоты фазовых превращений205
1. Теплоемкость сосуществующих фаз205
2. Теплоты фазовых превращений208
§ 5. Влияние общего давления на давление насыщенного пара218
§ 6. Влияние кривизны поверхности на давление насыщенного пара221
§ 7. Фазовые переходы второго рода222
Глава VIII. Растворы224
§ 1. Основные понятия и определения224
§ 2. Парциальные мольные величины227
1. Основные уравнения229
2. Методы расчета232
§ 3. Теплоемкости и энтальпии растворов234
1. Парциальные мольные теплоемкости234
2. Парциальные мольные энтальпии236
§ 4. Идеальные растворы241
§ 5. Бесконечно разбавленные растворы246
1. Парциальные мольные величины247
2. Закон Генри249
Глава IX. Равновесие бинарный раствор — чистый компонент252
§ 1. Взаимосвязь между температурой и концентрацией252
1. Равновесие раствор — кристаллический компонент254
2. Анализ диаграмм растворимости258
3. Равновесие раствор — газ269
§ 2. Взаимосвязь между давлением и концентрацией270
1. Равновесие раствор — кристаллический компонент271
2. Равновесие раствор —газ272
§ 3. Равновесие газовая смесь — чистый компонент280
§ 4. Влияние степени дисперсности на растворимость281
Глава X. Равновесие раствор — раствор в бинарных смесях282
§ 1. Равновесие жидкость — газ для полностью смешивающихся жидкостей при низких давлениях282
1. Идеальный раствор — смесь идеальных газов282
2. Неидеальный раствор — смесь идеальных газов285
3. Разделение компонентов раствора293
§ 2. Равновесие жидкость — газ для полностью смешивающихся жидкостей при высоких давлениях295
1. Критические явления301
§ 3. Равновесие в системах с ограниченно растворимыми жидкостями307
1. Равновесие жидкость — газ307
2. Равновесие жидкость — жидкость309
3. Равновесие газ —газ310
§ 4. Равновесие жидкость газ для несмешивающихся жидкостей312
Глава XI. Равновесие в трех- и четырехкомпонентных системах315
§ 1. Изображение состава315
1. Трехкомпонентные системы315
2. Четырехкомпонентные системы317
§ 2. Равновесие жидкость — твердая фаза в трехкомпонентных системах318
1. Системы из веществ, не образующих соединений318
2. Системы из веществ, образующих соединения321
3. Изотермы водных растворов двух одноионных солей322
§ 3. Взаимная растворимость трех жидкостей339
§ 4. Равновесие жидкость — газ в тройных системах343
1. Изотерма343
2. Изобара344
§ 5. Распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися жидкостями346
§ 6. Четырехкомпонентные системы349
1. Раствор трех солей с общим ионом349
2. Раствор разноионных солей (взаимные пары)356
Глава XII. Активности359
§ 1. Основные понятия и определения359
§ 2. Методы расчета активностей362
1. Неэлектролиты363
2. Электролиты367
Глава XIII. Константа химического равновесия и изменение энергии Гиббса380
§ 1. Введение380
§ 2. Определение ΔG по э.д.с382
§ 3. Связь между изменением энергии Гиббса и константой равновесия387
§ 4. Влияние температуры на константу равновесия390
1. Приближенное интегрирование391
2. Точное интегрирование396
§ 5. Косвенный расчет равновесия406
1. Стандартные энергии Гиббса406
2. Расчет константы равновесия408
§ 6. Химическое равновесие и тепловой закон409
1. Реакции в конденсированных системах409
2. Уравнения ΔH = φ(Т) и ΔG = φ(Т) для конденсированных систем413
3. Газовые и гетерогенные реакции417
§ 7. Расчет равновесия по абсолютным значениям энтропии424
1. Абсолютные значения энтропии424
2. Расчет равновесия по абсолютным значениям энтропии445
3. Приближенные методы расчета равновесия по стандартным данным449
Глава XIV. Равновесное превращение458
§ 1. Направление процесса458
§ 2. Расчет равновесного превращения466
1. Реакции в газовой фазе467
2. Реакции в растворах469
3. Гетерогенные реакции470
4. Электрохимические реакции473
§ 3. Влияние различных факторов на степень протекания реакции476
1. Температура476
2. Давление479
3. Присутствие инертного газа482
4. Соотношение между реагентами482
5. Изменение величины поверхности483
6. Тип реакции485
§ 4. Равновесие в сложных химических системах485
§ 5. Источники ошибок при расчете равновесия492
1. Ошибки, обусловленные неточностью экспериментальных данных492
2. Ошибки, связанные с обработкой экспериментальных данных493
§ 6. Теоретическая и практическая степени протекания реакции494
Глава XV. Основы квантовостатистического расчета термодинамических функций и химического равновесия по спектроскопическим данным496
§ I. Введение496
§ 2. Термодинамические свойства газов, обусловленные поступательными степенями свободы499
§ 3. Термодинамические свойства газов, обусловленные внутримолекулярными степенями свободы502
1. Вращательная сумма состояний503
2. Колебательная сумма состояний508
3. Электронная сумма состояний511
4. Спин ядра512
5. Эффект изотопии513
6. Совокупность свойств513
§ 4. Расчет химического равновесия515
Литература522
Приложения537
Предметный указатель570

Из предисловия к первому изданию

Настоящее учебное пособие предназначено прежде всего для будущих инженеров, поэтому автор старался избежать абстрактности и излишней теоретизации изложения, которая могла бы привести к тому, что сущность материала и его практическое значение остались бы скрытыми за формально-математическими выкладками, за обилием формул и уравнений. Это не означает, конечно, что курс сведен к набору рецептов, поскольку подобное изложение не могло бы создать достаточно прочного теоретического фундамента и не позволило бы разобраться во всем многообразии практических задач.

При изложении материала основное внимание уделено термодинамике газовых систем; термодинамика растворов рассмотрена менее полно, а растворов электролитов еще меньше.

Известно, что многие чисто термодинамические уравнения не имеют практической ценности, так как содержат величины, которые либо вовсе не известны, либо оценены приближенно. Отсюда -- невозможность в этих случаях довести анализ конкретной задачи хотя бы до приблизительной оценки значения искомой величины. Поэтому, отдавая должное теории, автор вместе с тем приводит много различных приближенных полуэмпирических и эмпирических закономерностей, позволяющих быстро и с достаточной для практической цели точностью получить необходимые или предсказать отсутствующие данные.

Для технолога плодотворное овладение термодинамикой мыслимо лишь тогда, когда он видит применение теории к решению различных практических задач. Поэтому в настоящем пособии много примеров; они способствуют закреплению теоретических знаний и приобретению устойчивых навыков расчета.

Большая часть расчетных примеров связана с технологией неорганических производств и химической переработки топлива. Расчеты подобраны по возможности так, чтобы можно было сопоставить их результаты с экспериментальными данными.

Почти все рисунки и примеры составлены автором на конкретном материале справочников и журнальных статей (некоторые заимствованы из монографий, учебников и задачников), что позволяет использовать их данные в расчетах.

В книге много таблиц, содержащих важнейшие свойства различных веществ. Данные этих таблиц приведены не только в качестве иллюстрации каких-либо закономерностей, а могут использоваться и для вычислений.

В конце книги помещен краткий список литературы, в которой, в свою очередь, можно найти более обширный перечень источников по данному вопросу. На некоторые источники ссылки приведены непосредственно в тексте.

В конце первой главы есть список наиболее часто встречающихся обозначений с указанием единиц измерения. Последние в тексте опущены; они приводятся лишь в тех случаях, когда отличаются от указанных в списке.

1949 г.

Предисловие к третьему изданию

При подготовке учебного пособия к новому изданию у автора возникают два противоположных стремления: с одной стороны, сохранить книгу по возможности неизменной, с другой -- внести в нее новый материал, отражающий перемены в науке и накопленный (прежде всего автором) опыт преподавания. Чем значительнее интервал между изданиями, тем сильнее второе стремление. С момента выхода второго издания настоящей книги прошло более двадцати лет. Однако автор не счел необходимым коренным образом перерабатывать книгу, хотя и внес значительные изменения, добавил новый материал, пересмотрел данные всех таблиц (а в связи с этим и ряд расчетов), существенно расширил список литературы.

Опыт преподавания физической химии и химической термодинамики приводит к убеждению, что "химизация" этих курсов способствует их усвоению и их использованию. С другой стороны, многолетнее чтение курса общей и неорганической химии убедило автора в необходимости его термодинамизации, что не только способствует повышению научного уровня этого курса, но и подготавливает студента к восприятию материала термодинамических разделов курса физической химии и курса самой химической термодинамики, повышая тем самым уровень преподавания фундаментальных химических дисциплин в целом и обеспечивая их эффективность. Все это побудило несколько усилить элементы «эмпирической термодинамики» в предлагаемом издании. В частности, отражена связь термодинамических свойств с природой веществ, с периодическим законом Д. И Менделеева, даны некоторые дополнительные примеры использования приближенных методов расчета. Ограничения объема книги не позволили, однако, осуществить это в должной мере. В достаточно полной степени это было сделано лишь для энтропии, понимание смысла которой обычно вызывает у студентов затруднения.

Автор с сердечной признательностью вспоминает проф. В А. Ки-реева, которому он многим обязан, его постоянную доброжелательность и ценные советы, сделанные при рецензировании книги.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодаря ность канд. техн. наук М. Л. Карапетьянц за помощь в работе.


Об авторе
Карапетьянц Михаил Христофорович
Выдающийся советский химик и педагог, доктор химических наук, профессор Московского химико-технологического института (МХТИ) им. Д. И. Менделеева. Лауреат Сталинской премии в области науки за учебные пособия: «Химическая термодинамика» (1949), «Примеры и задачи по химической термодинамике» (1950). Заслуженный дея­тель науки и техники РСФСР. В 1938 г. успешно окончил МХТИ (ныне Российский химико-технологический университет им. Д. И. Мен­делеева). Позднее стал преподавателем МХТИ; с 1957 г. — профессор.

Главные труды М. Х. Карапетьянца относились к исследованиям в области химической термодинамики. В 1953–1965 гг. он совместно с В. А. Киреевым развивал общую теорию методов сравнительного расчета физико-химических свойств. В 1960–1970 гг. на основе периодического закона Д. И. Менделеева изучал свойства различных индивидуальных веществ и химических растворов, после чего представил их как систему. Автор десятков монографий, учебников, пособий и справочников по химии, более четырехсот научных статей по геохимии, космохимии, органической химии, химии силикатов и т. п.