Термодинамика методы исследования

До конца 20-х годов в химической термодинамике наибольшее внимание исследователи уделяли изучению фазовых переходов и свойств растворов, а в отношении же химических реакций ограничивались преимущественно определениями их тепловых эффектов. В известной степени это объясняется тем, что именно указанные направления химической термодинамики стали первыми удовлетворять потребности производства. Практическое же использование методов термодинамики химических реакций для решения крупных промышленных проблем долгое время отставало от ее возможностей. Правда, еще в 70—80-х годах методы химической термодинамики были успешно применены для исследования доменного процесса. К 1914 году на основе термодинамического исследования Габер определил условия, необходимые для осуществления синтеза аммиака из азота и водорода, что привело в конечном результате к возможности промышленного получения в больших количествах аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, взрывчатых веществ и порохов из дешевых и широко доступных исходных материалов. В 20-х годах, лишь после того, как термодинамическое исследование реакции синтеза метанола из Н2 и СО дало возможность определить условия, при которых положение равновесия благоприятно для этого, синтеза, наконец была решена проблема создания производства метанола из дешевого сырья. Полученные результаты показали также, что проводившиеся ранее поиски более активных катализаторов не были успешными не из-за их малой активности, а вследствие недостаточно благоприятного положения равновесия в условиях, в которых пытались осуществить эту реакцию. Известны и другие примеры успешного применения методов термодинамики химических реакций для решения промышленных задач. Однако только с конца 20-х годов плодотворность применения этих методов исследования начинает получать все более широкое признание. [c.19]

Представления об особой, исключительной роли воды во множестве процессов, происходящих в природе, возникли еще в древности и затем часто высказывались на всех этапах развития естественных наук. В прошлом веке, когда геология оформилась как самостоятельная ветвь естествознания и начала брать на вооружение физико-химические и математические методы исследования, геологическую деятельность воды стали рассматривать как двоякую химическую и механическую. Условность такого разграничения была очевидна с самого начала тем не менее до сих пор продолжают появляться работы, в которых механические свойства горных пород анализируются без учета физико-химического влияния среды даже в тех случаях, когда это влияние давно обнаружено. Это связано с тем, что интеграция наук о Земле с различными разделами других естественных наук происходит неравномерно. Так, химическая термодинамика проникла в геологию намного раньше, чем кинетика механика идеализированных сплошных сред опередила физику реального, дефектного твердого тела и т. д. Однако такая очередность, в какой-то мере отражающая возраст отдельных областей фундаментальных наук, никоим образом не соответствует степени их важности для понимания природных процессов. К числу разделов науки, внедрение которых в геологию началось совсем недавно, относится физи-ко-химическая механика твердых тел и дисперсных систем, рассматривающая механические свойства в их взаимосвязи с физико-химическими процессами, протекающими на межфазных границах. [c.84]

На современном уровне рассмотрены основные понятия и законы химии строение вещества, химическая связь (метод молекулярных орбиталей, метод валентных связей, зонная теория кристаллов), важнейшие положения химической термодинамики и химической кинетики, методы исследования структуры веществ. [c.2]

Даны современные представления о термодинамике и кинетике окисления металлов, механизме образования и законах роста различных пленок, рассмотрены механизм и различные виды электрохимической коррозии, описаны важнейшие методы исследования коррозионных процессов. [c.2]

Содержание предлагаемой книги не традиционно. Одну из основных задач авторы видели в необходимости сформировать у читателя критический подход к оценке состояния конкретных нефтяных систем и выбору совокупности оптимальных приемов технологического воздействия на них. Постановка такой задачи отразилась и на структуре книги, которая состоит из глав, соответственно посвященных молекулярно- и коллоидно-дисперсному состоянию нефтяных систем. Кроме того, необходимо было осветить современные методы исследования межмолеку-лярных взаимодействий, размеров сложных структурных единиц, термодинамику, кинетику их роста, свойств дисперсных систем и основы физико-химической технологии нефти. Не все части книги написаны одинаково успешно и с необходимой глубиной. [c.5]

Свойства как газов, так и жидкостей и твердых тел при давлениях, отличающихся от атмосферного, определяются по величинам, найденным для стандартного состояния, с использованием основных термодинамических соотношений, в которые входит сжимаемость вещества. В ряде случаев полезными оказываются данные о давлении пара. Читателю, желающему найти подробное описание методов исследования и интересующемуся закономерностями для растворов твердых и жидких веществ, следует обратиться к общим учебникам по термодинамике. [c.365]

В последнее время химии получило существенное развитие изучение свойств веществ при очень высоких температурах. Первоначально это было связано с практическими потребностями Некоторых областей новой техники. В дальнейшем расширению исследований в этом направлении способствовали развитие экспериментальных методов исследований в области высоких температур, развитие теории состояния веществ при высоких температурах, теории методов расчета термодинамических свойств при высоких температурах на основе выводов статистической термодинамики и широкое использование этих методов с применением быстродействующих электронных счетных машин. Большая часть новой информации о термодинамических свойствах веществ при высоких температурах получается в настоящее время именно на основе сочетания методов статистической термодинамики с новой расчетной техникой. [c.170]

Курс физической химии и химической термодинамики в высших учебных заведениях невелик по объему, часто предлагается к изучению самостоятельно, что предъявляет к нему особые требования как в отношении содержания, так и размеров каждого из разделов. Предлагаемый нами краткий курс химической термодинамики включает необходимые разделы физической химии, что позволяет в достаточно полной мере освещать методы исследования физических и химических процессов на базе термодинамических функций, а также иллюстрировать теоретические разделы задачами и контрольными вопросами. [c.3]

Настоящий курс физической химии написан с учетом возрастания требований к теоретической подготовке студентов. Перед коллективом авторов стояла задача написать книгу, отвечающую программе для химико-технологических институтов и в то же время такую, которая не устарела бы сразу по выходе из печати, учитывая неуклонное развитие науки о веществе и его превращениях. Этим определены особенности данного курса, в нем рассмотрены основные разделы физической химии — учение о строении вещества и химической связи, теория спектральных методов исследования молекул, химическая термодинамика (феноменологическая и статистическая), учение о фазовых равновесиях и растворах, электрохимия, химическая кинетика и катализ. Исключение материала, традиционно включаемого в учебники, но не имеющего прямого отношения к программе (учение о газах, жидкостях и т. п.), позволило уделить больше места основному содержанию физической химии. Материал пособия несколько выходит за рамки действующей программы, но тем самым предоставляются возможности использовать его при неизбежных ее изменениях и, что не менее важно, это делает его полезным для аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области физической химии. Материал, который может быть опущен студентом при первом прочтении, выделен петитом. [c.3]

Книгу Мюнстера целесообразно изучать, уже владея химической термодинамикой в объеме небольшого курса физической химии. Изучение этой книги поможет пытливому читателю, имеющему склонность к обобщенной математической трактовке явлений, глубже понять логику, математическую структуру, возможности классической термодинамики и границы ее применимости и с большей легкостью и точностью использовать этот важный и хорошо разработанный метод исследования. [c.5]

В заключение важно отметить, что в подходах к проблеме химической эволюции у И. Р. Пригожина и А. П. Руденко есть много общего. Общим является отрицание актуалистических теорий и противопоставление им эмпирически обоснованных теорий, решающих вопрос о возникновении порядка из хаоса, о саморазвитии открытых химических систем. Общим является также привлечение в качестве отправного пункта неравновесной термодинамики, статистических, кинетических и информационных принципов, или методов, исследования. Различие же состоит главным образом в разных самоорганизующихся объектах и разных целях исследования. У Пригожина такими объектами являются макросистемы, а основная цель исследования — доказательство принципиальной возможности самоорганизации. Концепция Пригожина не описывает химическую эволюцию с естественным отбором. Руденко, напротив, исследует самоорганизацию микросистем, преследуя цель реконструкции всего хода химической эволюции через естественный отбор вплоть до выяснения механизма ее тупиковых форм и биогенеза. В этом смысле можно сказать, что теория Руденко предметнее отражает проблемы эволюционной химии как самостоятельной концептуальной системы. Эта теория может уже сегодня решать практические задачи освоения каталитического опыта живой природы и управления химическими процессами, относящимися к нестационарной технологии. Перед учением Пригожина такого рода задач сегодня поставить нельзя. Однако если говорить [c.216]

Круговой процесс нашел широкое применение в теоретической термодинамике как один из методов исследования (метод циклов). [c.47]

Однако термодинамический метод исследования физико-химических превращений имеет свои недостатки и ограничения. В частности, предсказывая возможность и полноту прохождения реакции в данных условиях, термодинамика не дает представления о времени, которое необходимо для протекания реакции. Время как параметр, характеризующий интенсивность процесса, не входит в уравнения термодинамики. Термодинамический метод применим только к макросистемам. Им нельзя пользоваться при исследованиях отдельных атомов, молекул, электронов. Это объясняется тем, что для одной молекулы или для совокупности немногих молекул понятия теплоты и работы теряют смысл. В силу этого термодинамика не рассматривает микроскопический механизм явлений. Ей чужды модельные представления о структуре вещества и характере движения микроскопических частиц, которые входят в состав материального тела. [c.48]

Третье издание практикума существенно отличается от первых двух изданий. Получили значительное развитие работы по молекулярной спектроскопии, а работы по атомным спектрам сокращены — в связи с изменениями учебных планов. В практикум введены новые работы, знакомящие со спектральными методами изучения свойств молекул и определения молекулярных констант веществ, работы по расчету сумм состояния и термодинамических функций на основе непосредственно полученных опытных данных. Студенты знакомятся с применением методов статистической термодинамики для расчета химических равновесий. Существенно изменены работы, связанные с применением термохимических, рентгеноструктурных и некоторых электрохимических методов исследования. [c.4]

Как уже упоминалось, сущность термодинамического метода исследования состоит в использовании законов термодинамики, являющихся постулатами, установленными в результате обобщения большого числа опытных фактов. Одним из таких постулатов является первый закон термодинамики. Первый закон термодинамики является выражением в настоящее время всем хорошо известного закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим процессам. Остановимся на нескольких формулировках первого закона термодинамики. [c.60]

Первоначально в термодинамике изучались, главным образом, соотношения между теплотой и механической работой, однако область практического применения термодинамического метода исследования сравнительно быстро расширилась. В современной науке и технике на основе законов термодинамики исследуются разнообразные физические и химические явления, в том числе процессы в различных электрических и холодильных машинах, паровых турбинах, двигателях внутреннего сгорания, гальванических элементах, процессы электролиза, различные химические реакции, атмосферные явления, процессы, протекающие в земной коре и т. д. [c.77]

Прежде всего сопоставим феноменологический и молекулярно-статистический методы исследования одного и того же объекта — макроскопической системы. Принципы феноменологической термодинамики установлены в результате обобщения данных исключительно макроскопического опыта и ни в какой степени не связаны с представлениями [c.5]

Следует отметить, что в период становления термодинамики ряд ученых (А. Дюгем, В. Оствальд и др.) под влиянием эмпириокритицизма считали, что рациональная экономная запись опыта является конечной целью науки. Однако историческое развитие науки показало ограниченность и бесплодность такой точки зрения. Оказалось, что обоснование всех законов и понятий термодинамики было достигнуто на основе молекулярной теории. Последняя, кроме того, значительно расширила круг явлений, рассматриваемых термодинамикой, и вооружила термодинамику многими иовыми методами исследования. [c.12]

Наряду с. этим книга не свободна от ряда недостатков и неточностей. В частности, в ней недостаточно полно освещены термодинамика растворов и методы исследования фазового равновесия пар—жидкость. Недостаточно четко изложены вопросы моделирования, связанные с перенесением результатов лабораторных исследований в промышленность. Незаслуженно кратко рассмотрена укрупненная ректификационная аппаратура, которая широко используется на практике. [c.6]

Позднее, с открытием и исследованием электрической, лучистой, химТ1ческой и других форм энергии, постепенно в круг рассматриваемых термодинамикой вопросов включается и изучение этих форм энергии. Быстро расширялась и область практического применения термодинамических методов исследования. Уже не только паровая машина и процессы превращения механической энергии в теплоту исследуются на основе.законов термодинамики, но и электрические машины, холодильные машины, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели. Гальванические элементы, а также процессы электролиза, различные химические реакции, атмосферные явления, некоторые процессы, протекающие в растительных и животных организмах, и многие другие исследуются не только в отношении их энергетического баланса, но и в отношении возможности, направления и предела самопроизвольного протекания процесса в данных условиях. Они исследуются также в отношении установления условий равновесия, определения максимального количества полезной работы, которая может быть получена при проведении рассматриваемого процесса в тех или иных условиях, или, наоборот, минимального количества работы, которое необходимо затратить для осуществ- [c.178]

Таким образом, основной вопрос, которым мы будем заниматься, заключается в следующем можно ли обобщить методы термодинамики для исследовання всего круга явлений, начиная [c.8]

Химия макроциклических соединений сформировалась в течение последних двадцати лет на стыке координационной и органической химии как новый интенсивно развивающийся раздел науки Результаты исследований в этой области широко применяются в неорганической, органической, аналитической и биологической химии В химии макроциклических соединений используют подходы физической химии (теории химического строения, химической кинетики и термодинамики) и разнообразные физические методы исследования геометрического и электронного строения синтезированных соединений. [c.7]

Химическая кинетика параду с термодинамикой и строением вещества составляет теоретический фундамент современной химии. Она входит в научные основы химической технологии. Ее методы исследования широко используются в современной аналитической, синтетической и биологической химии. Ее подходы и результаты применяют в современных экологических исследованиях и материаловедении. [c.11]

Практикум содержит работы iio основным paJдeлaм фнничсско химии. В пособии рассмотрены методы физико-химических измерении, обработки экспериментальных данных и способы их расчетг)в. Большое внимание уделено строению вещесто, первому началу термодинамики, фазовому равновесию 13 одно-, двух- и многокомпонентных системах, химическому равновесию в гомогенных системах и др. Интерес представляют работы по молекулярной спектроскопии и кинетике гомогенных и гетерогенных [)еакций. Изменены работы, связанные с применением термохимических, рентгеноструктурных и некоторых электрохимических методов исследования. Введены работы по расчету сумм состояния и термодинамических функций. [c.2]

При недостаточно критическом применении второго закона термодинамики из него можно сделать принципиально неправильный вывод. Согласно второму закону, в изолированной системе во всех обратимых- процессах энтропия не претерпевает изменений, а в необратимых только возрастает. Поэтому, если течение необратимых процессов не исключено, то энтропия такой системы может только возрастать, и это возрастание должно сопровождаться постепенным выравниванием температуры различных частей системы. Если рассматривать вселенную в целом как систему изолированную (не вступающую ни в какое-взаимодействие с другой средой), то можно заключить, что возрастание энтропии должно привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях вселеггной, что означало бы, с этой точки зрения, невозможность протекания каких-нибудь процессов и, следовательно, тепловую смерть вселенной . Такой вывод, впервые четко сформулированный в середине XIX в. Клаузиусом, является идеалистическим, так как признание конца существования (т. е. смерти ) вселенной требует признаиид и ее возникновения. Статистическая природа второго начала термодинамики не позволяет считать его универсально применимым к системам любых размеров. Нельзя утверждать также, что второй закон применим к вселенной в целом, так как в ней возможно протекание энергетических процессов (как, например, различные ядерные превращения), на которые термодинамический метод исследования но может механически переноситься. В определенных видах космических процессов происходит возрастание разности температур, а не выравнивание их. [c.220]

В. учебной литературе по вычислительной математике (напрнмер, в [63]) не описано каких-либо общих методов исследования сходимости метода Зейделя. Для системы уравнений (21) можно использовать следующий путь доказательства сходимости. Расслютрим задачу решения системы как равносильную ей задачу нелинейного программирования пои ка минимума некоторой функции Р переменных Х1- Термодинамика (с точностью до множителя ЯТ) подсказывает нам такой вид [c.30]

Пособие составлено а соответствии с программой по физической химии для химических специальностей химико-техвологических вузов и факультетов. В нем подробно изложены основные разделы курса физической химии квантовоиеханические основы теории хниическоЗ связи, строения атомов и молекул, спектральные методы исследования молекулярной структуры, феноменологическая в статистическая термодинамика, термодинамика растворов н фазовых равновесий, электрохимия, химическая кинетика, гомогенный н гетерогенный катализ. [c.2]

В настоящее время физическая химия представляет самостоятельную дисциплину со своими методами исследования и является теоретической базой прикладных химико-технологических дисциплии. Она основывается на применении методов термодинамики, молекулярно-кинетической теории и квантовой химии. [c.9]

Термодинамический метод исследования различных процессов базируется на использовании первого и второго начал термодинамики. Для решения конкретных задач в термодинамике применяют два метода круговых процесоов (циклов) и термодинамических (характеристических) функций. [c.230]

В последние годы наблюдается заметный прогресс и в изучении физико-химических свойств пленок, важных для понимания устойчивости черных углеводородных пленок и эмульсий. Это объясняется рядом причин. Во-первых, благодаря работам Дерягина с сотр. [27], Русанова [29], Тошева и Иванова [29] значительное развитие получила термодинамика тонких пленок, без которой невозможна правильная интерпретация таких свойств пленок, как толщина, межфазное натяжение, краевые углы и т. д. Большие успехи достигнуты и в другой области физики, важной при исследовании свойств черных пленок, — в теории молекулярного взаимодействия макроскопических объектов [30—32]. Важную роль в ускорении исследований черных углеводородных пленок сыграли новые методы исследований. Это прежде всего относится к совершенствованию методов определения межфазного натяжения, состава и толщины пленок и появлению метода краевых углов, дающего уникальную информацию о состоянии вещества в черных пленках [33]. [c.10]

В курсе общей и неорганической химии осуществляется первоначальное знакомство с основными теоретическими положениями химической науки. В других дисциплинах продолжается изучение строения вещества, химической термодинамики, химической кинетики, методов исследования и химического анализа, реакционной способности веществ и др. Все это необходимо знать, чтобы целенаправлено управлять химическим процессом для получения веществ с заранее заданными свойствами. [c.726]

Дифференциация гл. разделов X. на отдельные, во многом самостоят., науч. дисциплины, основанная на различии об1>ектов и методов исследования. Так, па большое число быстро развивающихся дисцинлин нодра.чделяется физ. химия (напр., хим. термодинамика, хим. кинетика, термохимия, учение о катализе, электрохимия, радиац. химия, фотохимия, плазмохимия, лазерная химия). [c.653]

Центр, понятие К, - криста глическая структура. Определено ок. 100 000 кристаллич. структур ( 15000 неорг., более 80000 орг. соед.)-от простых в-в до белков и вирусов. Источником эксперим данных о кристаллич. структурах служат дифракционные методы исследования, гл. обр. рентгеновский структхрный анализ, электронография, нейтронография. Мат. база К.-теория групп симметрии. Причины образования той или иной кристаллич. структуры определяются общим принципом термодинамики наиб, устойчива структура, к-рая при данных давлении и т-ре имеет миним. своб. энергию. [c.536]

Физ. химия изучает широкий диапазон св-в р-ров. Наиб, разработана и имеет практически важные применения равновесная термодинамика р-ров дальнейший материал посвящен в осн. этому разделу физ. химии р-ров. Кроме того, изучаются транспортные св-ва р-ров-диффузия, теплопроводность, вязкость (см. Физико-химическая гидродинамика), а также спектроскопия., электрич., акустич. и др. физ. св-ва. Методы исследования макроскопич. св-в Р. н. и их структурных характеристик во многом аналогичны методам исследования индивидуальных жидкостей, но осн. внимание уделяется рассмотрению концентрац. зависимостей св-в. Важнейшая задача физ.-хим. исследований-установление связи между наблюдаемыми на опыте св-вами, структурой р-ров и характеристиками межмо.гекулярных взаимодействии. Эксперим. информацию о структуре р-ров и межмолекулярных взаимод. в них дают методы оптической и радиоспектроскопии, дифракционные, электрич. и др. Важную роль в изучении Р.н. играет физико-химический анализ, основанный на построении и исследовании фазовых диаграмм, концентрац. зависимостей термодинамич. и др. физ. св-в (показателя преломления, вязкости, теплопроводности, акустич. характеристик и др.). При этом одна из главных задач состоит в том, чтобы на основании анализа диаграмм состав - свойство устанавливать факт образования хим. соединений между компонентами Р. н. и находить их характеристики. [c.185]

Существуют различные методы исследования окисления кинетические, структурные и энергетические. Кинетические методы необходимы для количественной оценки скорости окиотения, структурные — для исследования продуктов реакции, энергетические - дают информацию о термодинамике процесса, о прочности сил связи в решетках окислов и сплавов. Рассмотрим эти методы применительно к сплавам для нагревателей. Наибольший интерес представляют методы изучения толстых окисных слоев, которые характерны для нагревателей, а также методы исследования тонких пленок, которые присутствуют на металле в состоянии поставки. [c.16]

Поверхностные явления, происходящие на фаницах раздела удобно классифицировать с помощью тер.модинамики - одного из наиболее общих методов исследования, свободного от модельных допущений о внутреннем устройстве изучаемого объекта или его поведении. Предме-то.м термодинамики является изучение законов взаимных превращений различных видов энергии между телами в фор.ме теплоты и работы. [c.56]

В первом разделе Теоретические основы изложены представления о структуре и типах химической связи в органических, металлоорганических и комплексных соединениях, о молекулярных орбиталях и взаимном влиянии атомов в этих молекулах. На уровне механизмов и типов переходных состояний обсуждается реакционная способность органических соединений. Рассмотрены особенности кинетики и термодинамики органических реакций, типы элёктро- и фотохимических реакций с участием органических молекул. Изложены современные методы исследования структуры органических соединений. [c.3]