Термодинамика предмет и метод

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Предмет, метод и границы термодинамики [c.26]

Настоящий курс составлен, исходя из основных изменений в учебных планах нефтяных техникумов, принятых на методическом совещании в 1944 г., согласно которым введены такие дисциплины, как анализ нефтепродуктов, теоретические основы химической термодинамики, катализа и усилен курс технологии нефти. Введение этих предметов освобождает программу курса химии нефти и газов от изложения материала по методам изучения качеств нефтепродуктов и основам технологических процессов переработки нефти. [c.3]

Термодинамика как наука возникла в начале XIX в. в связи с задачами совершенствования тепловых машин и включает как основную часть учение о превраш,ениях энергии. Этим определяется общность ее значения для таких наук, как физика, химия, биология, геология, и для многочисленных отраслей техники, поскольку любые процессы, происходящие в природе, сопровождаются изменениями энергии. Применение термодинамики к химическим реакциям составляет предмет химической термодинамики, одного из основных методов физической химии. [c.11]

Нужно рассмотреть три категории вопросов 1) охарактеризовать цель и предмет исследования современной термодинамики 2) определить основные линии развития современной термодинамики 3) сопоставить методы современной термодинамики с методами, которые господствовали в термодинамике XIX в. [c.7]

Дальнейшее усовершенствование двигателей внутреннего сгорания в значительной мере определяется расширением наших возможностей управления рабочим процессом и углублением знаний о законах превращения химической энергии в тепло и тепла в механическую работу. Изучение законов перехода тепла в механическую работу составляет, как известно, предмет теории теплового процесса двигателей и опирается на систему хорошо разработанных методов технической термодинамики. Инженерные методы расчета теплового процесса двигателей значительно усовершенствованы за последние два десятилетия, благодаря успехам химической термодинамики и использованию более точных данных о теплоемкостях и диссоциации при высоких температурах. Но точный расчет теплового процесса современного двигателя невозможен без учета воздействия на этот процесс протекания сгорания. Между тем по этому вопросу очень мало теоретических работ, а главное, мало экспериментальных данных, значение которых особенно велико ввиду сложности явления. [c.3]

Предмет термодинамики, очерченный выше, определяет метод и границы этой науки. Различие между теплотой и работой, принимаемое термодинамикой как исходное положение, и противопоставление теплоты работе имеет смысл только для тел, состоящих из множества молекул, так как для одной молекулы или для совокупности немногих молекул понятия теплоты и работы теряют смысл. Поэтому термодинамика рассматривает лишь тела, состоящие из большого числа молекул, так называемые макроскопические системы, причем термодинамика в ее классическом виде не принимает во внимание поведение н свойства отдельных молекул. [c.26]

Таким образом, в термодинамике не встречаются типичные дифференциальные уравнения математической физики с частными производными по времени и пространственным координатам. Фактически математический аппарат, кроме некоторых специальных случаев, очень прост. Он ограничивается методами частного дифференцирования и обычными дифференциальными уравнениями простого типа. В противоположность этому основные понятия термодинамики чрезвычайно абстрактны и в этой абстрактности, собственно, и заключена трудность. Долгое время пытались избежать эту трудность за счет обманчивой наглядности рассуждений. Однако оказалось, что этим только затрудняется глубокое понимание предмета. Поэтому надо заранее признать указанную выше характеристику термодинамики и затем проанализировать развитие основных пеня- [c.10]

В технической термодинамике, поскольку содержание предмета сводится к анализу работы различных машин, рассматриваются круговые процессы. Поэтому изучение предмета целесообразно построить на методе циклов. В химической же термодинамике возможно применение и иного метода. Ведь в химии и химической технологии осуществляются процессы, в результате которых система из одного состояния переходит в другое, отличное от исходного. По отношению к практическому применению химического процесса принцип цикла нерационален. Поэтому часто пользуются методом функций, основанным на независимости изменения свойств системы от характера процесса, тем более, что он проще метода круговых процессов. При помощи метода функций можно рассматривать многие сложные задачи, решение которых с помощью метода круговых процессов гораздо труднее и иногда приводит к громоздким операциям. [c.15]

Как известно, термодинамика гетерогенных систем начиная с работ Гиббса наряду с аналитическим методом широко использует геометрический. Графическое толкование гетерогенных процессов и равновесий основано на строгих закономерностях, наглядно и позволяет охватить предмет исследования в целом. Именно поэтому раздел термодинамики, основанный на применении графического метода, выделился в самостоятельный и получил название геометрической термодинамики. [c.254]

Введение в науку понятий активностей и коэффициентов активности и их использование на практике позволяют получить правильные результаты при приложении термодинамики к реальным системам. В реальных растворах протекают сложные и многообразные процессы взаимодействия. Метод активности сам но себе не раскрывает природу этих процессов. В этом и состоит его ограниченность. Раскрытие природы процессов взаимодействия в реальных системах — предмет теории растворов. Коэффициент активности лишь характеризует степень отклонения свойств реального раствора (системы) от идеального, т. е. от р створа, подчиняющегося законам идеального состояния. Таким идеальным состоянием для растворов являются [c.20]

ПРЕДМЕТ И МЕТОД ТЕРМОДИНАМИКИ [c.11]

Химический потенциал как термодинамическую переменную ввел в науку Гиббс. Возникает естественный вопрос как можно было не заметить этой величины раньше при изучении химических процессов Ответ на него кажется несколько неожиданным — все законы химической термодинамики можно получить, ие используя в явном виде химические потенциалы (11, хотя само изложение предмета при этом приобретает. весьма громоздкий вид. Дело в том, что для закрытых систем, не обменивающихся массой с окружающей средой, все относится к внутренним координатам состояния, тогда как основу термодинамического способа рассмотрения составляет метод контрольной поверхности, согласно которому об изменении энергии системы судят по обмену внешними координатами между системой и средой. Тогда внутренние переменные явным образом не входят в (Ш Рассмотрим для примера обратимый переход некоторого количества вещества йп в двухфазной системе при постоянных Т и р н отметим штрихами принадлежность величины к той или иной фазе. Тогда изменение энергии системы с1и=Т(18 — рйУ + [>, —так как йп = —д.п."—йп. В правой части слагаемое 1 — 1")йп является величиной второго порядка малости, так как для обратимого переноса вещества сама разность потенциалов (ц — ц") должна быть величиной бесконечно малой. Поэтому Гиббс как бы рас- [c.72]

Сейчас имеется, конечно, много прекрасных учебников химической термодинамики, и каждый изучающий эту науку не должен успокаиваться, пока не прочтет хотя бьБ несколько из них. Но даже и в пределах данной, более ограниченной области существует столько способов изложения предмета, что учебники, использующие наиболее различающиеся методы подхода, представляются имеющими очень мало общего. Такая разница в подходе усугубляется еще применением разных систем условных обозначений, что может обескуражить многих учащихся. [c.10]

Конечно, для математически тренированного ума трудности предмета могут быть в некоторой мере смягчены, если изложение переведено на язык математических символов. Но вряд ли этот путь рационален при выводе основных положений термодинамики. Здесь для доказательства теорем, на которых основано представление об энтропии и абсолютной температуре, приходится пользоваться уравнениями, уже содержащими символы этих еще только подлежащих определению величин. Подобное применение аналитических методов не только не облегчает, но, напротив, затрудняет усвоение физической сути дела. Замена логических построений математическими операциями неуместна и вредна, если эта замена влечет за собой выхолащивание физического смысла а это имеет место, когда в уравнения вводят величины, про которые не было раньше сказано, что собственно следует физически под ними понимать. [c.84]

Предлагаемая книга была задумана так, чтобы она могла служить и для ознакомления с предметом, с основами термодинамической теории фазовых равновесий и одновременно могла бы быть практическим руководством. В связи с этим в ней содержатся как основные, исходные положения термодинамики гетерогенных систем, так и рекомендации для реализации термодинамической теории в различных ее приложениях (методы расчета фазовых равновесий в многокомпонентных системах и методы проверки термодинамической согласованности экспериментальных данных о равновесии жидкость — пар). [c.3]

Существующие экспериментальные методы оценки композиционной неоднородности сополимеров, равно как и теоретические подходы к ее предсказанию на основании кинетики и механизма реакций макромолекул, являются предметом рассмотрения в последующих главах. Поскольку при анализе химических реакций полимеров всегда возникает вопрос о характере распределения превращенных и непревращенных звеньев вдоль цепи, то ясно, что эта проблема наряду с термодинамикой и кинетикой процесса является одной из важнейших в области макромолекулярных реакций. [c.14]

Расширению исследований способствовало также быстрое развитие термодинамики необратимых процессов впервые примененной к изучению процессов переноса в мембранах Ставерманом [5]. Использование этого метода привело к более глубокому пониманию предмета и стимулировало анализ природы взаимосвязей в такого рода системах независимо от того, имеют ли они естественное происхождение или являются продуктом синтеза. [c.420]

Исторически сложилось так (и это вполне соответствовало логике развития химии), что первым аспектом химических процессов, ставшим предметом качественных и количественных исследований, было равновесие, перебрасывающее мост от термодинамики к химии. Результатом разработки последнего направления было создание химической статики, представляющей систему принципов и методов, позволяющих определить положения равновесия в гомогенных и гетерогенных средах в зависимости от параметров процесса. [c.10]

Процесс дифференциации наук привел к формированию на границе геохимии и физической химии нового направления, получившего название физической геохимии. Ряд авторов Доливо-Добровольский В. В., 1967 Смит Ф. Г., 1968] считают, что это раздел геохимии, занимающийся изучением природных фазовых реакций на основе равновесного термодинамического метода. Между тем, смежные науки, на границе которых возникла физическая геохимия, не ограничиваются изучением лишь химических равновесий. В физической химии интенсивно развивается неравновесная термодинамика, в которой рассматривается развитие необратимых процессов в пространстве и времени Одна из основных задач геохимии, по В. И. Вернадскому и А. Е. Ферсману,—< изучение миграции веществ в земной коре. Данные обстоятельства. необходимо учитывать при обсуждении предмета (что делать) и метода (как делать) физической геохимии на современном этапе ее развития. [c.5]

Термодинамика в отличие от молекулярной физики изучает макроскопические свойства тела или системы тел и процессы их взаимодействия, не интересуясь микроскопической картиной. Это обстоятельство имеет особо важное значение при исследовании переноса влаги в капиллярнопористых телах, где молекулярная картина необычайно сложна. В то же время применение термодинамических методов не означает отказа от молекулярно-кинетического метода. Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория должны взаимно дополнять друг друга, один и тот же опытный материал должен служить предметом комплексного анализа. Перенос влаги не отделим от переноса тепла, и явления тепло- и массопереноса необходимо рассматривать в их неразрывной связи. Поэтому вполне естественным является применение к массопереносу тех методов и той системы понятий, которые с успехом применяются в явлениях переноса тепла. [c.63]

Во всех случаях мы постарались использовать наиболее надежные и современные из известных нам данных. В книгу не включены сведения о технике и методах химического синтеза эта широкая, самостоятельная область является предметом обсуждения во многих других книгах. Выбор и характер изложения материала отражает отчасти нант собственные интересы, связанные с нсследова1П1ямн в области органической химии. Однако большая часть помещенных здесь сведений применима почти ко всем разделам химии кроме того, в книге имеется материал, представляющий специальный интерес для физико-хнмиков, неоргаников и биохимиков. Предметом обсуждения в книге являются свойства атомов и молекул, сиектроскония, фотохимия, хроматография, кинетика и термодинамика, различные вопросы техники эксперимента, некоторые сведения из математики и методы обработки численных данных, а также множество трудно классифицируемых, но часто необходимых сведений. Помимо этих основных данных, в книге можно найти важные указания, определения и другие вопросы, связанные [c.9]

Эта книга написана по материалам курса лекций по статистической термодинамике, которые автор читал на химическом факультете МГУ для специальной группы студентов физико-химиков. Цель книги—-дать первоначальное, но достаточно полное представление об общих идеях, аппарате и разнообразных применениях общей и статистической термодинамики, не усложняя знакомство с предметом теми его деталями, которые можно опустить при первом чтении. Для более подробного ознакомления с разнообразными расчетными методами, которые в этой книге не рассматриваются, рекомендуется обратиться к учебному пособию М. X. Карапетьянца Курс химической термодинамики . [c.4]

Термодинамика растворов является естественной частью химической термодинамики и составляет существенный элемент каждого курса этой науки. Вместе с тем при рассмотрении растворов существует специфика, связанная с появлением нового параметра — концентрации раствора. Изменение термодинамических свойств системы с изменением этого параметра и составляет предмет исследования термодинамики растворов. Особенностью изучения этих вопросов является также недостаточность чисто термодинамического аппарата. Наряду с закономерностями, базирующимися на аксиомах и методах термодинамики, необходимо привлекать некоторые выводы молекулярной физики, модельные представления, методы статистической механики. Это обстоятельство предъявляет, по нашему мнению, соответствующие требования к изложению материала термодинамики растворов в книге. [c.3]

Чем глубже проникают исследователи в тайны природы, тем больше стираются границы между отдельными областями науки и тем труднее дать точное определение и разграничение отдельных дисциплин. Это в полной мере относится к предмету термодинамики. Рассматривая взаимные превращения тепла и различных видов энергии, термодинамика представляет собой дисциплину, или скорее даже метод, который очень широко используется физиками, химиками и исследователями в других областях науки для установления внутренней связи между различными явлениями природы и обобщения накопленного экспериментального материала. Поскольку энергетические превращения сопутствуют всем материальным изменениям и энергия характеризует меру движения материи, а движение представляет собой неотъемлемое свойство материи и основную форму ее существования, то область приложения термодинамики охватывает огромное количество физических и химических явлений. [c.11]

В разных отраслях науки и техники все более широкое применение получают методы инженерных расчетов, основанные на химической термодинамике. Все чаще с понятиями и приемами химической термодинамики приходится сталкиваться инженерно-техническим работникам и студентам, не 1меющим фундаментальной химической подготовки. Вместе с тем практически вся существующая учебная литература по этой дисциплине ориентирована на студентов и инженеров химического профиля. Использовапие такой литературы для первоначального и тем более самостоятельного ознакомления с предметом вызывает у нехимиков определенные трудности. [c.5]

X. как знание - система очень динамичная. Эволюционное накопление знаний прерывается революциями - глубокой перестройкой системы фактов, теорий и методов, с возникновением нового набора понятий или даже нового стиля мышления. Так, революцию вызвали труды Лавуазье (матери-алистич. теория окисления, внедрение количеств, методов эксперимента, разработка хим. номенклатуры), открытие периодич. закона Менделеева, создание в нач. 20 в. новых аналит. методов (микроанализ, хроматография). Революцией можно считать и появление новых областей, вырабатывающих новое видение предмета X. и влияющих на все ее области (напр., возникновение физ. X. на базе хим. термодинамики и хим. кинетики). [c.259]

В классической термодинамике pa .vIaтpивaют я главны.м образом равновесные состояния системы, в которых параметры не изменяются во времени. Сами по себе переходы между различными состояниями не являются предметом классической тер юдинамики, методы которой позволяют оценить лишь общие энергетические эффекты превращений путем сравнения начального и конечного состояний системы. [c.57]

В этой главе мы переходим к изучению равновесной статистической термодинамики макромолекулярных цепей — полимеров. Этому предмету посвящены многочисленные исследования, продолжающиеся в течение нескольких десятилетий. Изложению наиболее существенных результатов посвящен ряд монографий. Большой вклад в исследование конфигурационной статистики полимеров, внесенный ленинградской школой, и весьма полный обзор достижений других советских и иностранных авторов нашел свое отражение в монографиях [14, 15]. В первых классических работах Куна [16], Гута и Марка [17] полимерные цепи считались состоянщми из статистически независимых элементов, что аналогично рассмотрению идеального газа в теории газов. Учет коллективных эффектов в приближении взаимодействия ближайших соседей был сделан в работе Волькенштейна и Птицына [18]. Их методу предшествовали методы Изинга [19], Крамерса и Ванье [20]. Задача, которую мы ставим перед собой, ограничивается тем, каким образом задачи конфигурационной макромолеку-лярной статистики могут быть выполнены методом, изложенным в предыдущей главе. [c.50]

Введение в науку понятий активностей и коэффициентов активности и их использование на практике позволяют получить правильные результаты при приложении термодинамики к реальным системам. В реальных растворах протекают сложные и многообразные процессы взаимодействия. Метод активности сам по себе не раскрывает природу этих процессов. В этом и состоит его ограниченность. Раскрытие природы процессов взаимодействия в реальных системах—предмет теории растворов. Коэффициент активности лищь характеризует степень отклонения свойств реального раствора (системы) от идеального, т. е. от раствора, подчиняющегося законам идеального состояния. Таким идеальным состоянием для растворов являются бесконечно разбавленные растворы, они-то и приняты в качестве меры—Стандарта для описания свойств концентрированных и разбавленных растворов. [c.45]

Во второй половине XIX века область термодинамики расширилась. Ее предметом стали не только изменения полол ения тел и связанные с этим тепловые эффекты, но она "была распространена и на все изменения, какие могут претерпевать материальные тела, — на изменения формы, размеров, температуры, кристаллической структуры, химического состава, степени паэлектризованно-сти, поляризации и намагниченности. На этой фазе развития науки основные работы принадлежали Дж. Вилларду Гиббсу (1839—1903). Даже и в наши дни термодинамика продолжает непрерывно развиваться по мере того, как разрабатываются методы приложения ее к системам все возрастающей сложности. [c.20]

При рассмотрении того или иного химического процесса, например реакции получения необходимого вещества, могут возникнуть два вопроса. На первый вопрос — допускают ли равновесные соотношения осуществление реакции — ответ дает химическая термодинамика частично этот предмет рассматривается в дальнейших главах при обсуждении вопроса о химическом равновесии. Второй вопрос, обсуждаемый в этой главе, также очень ванген его можно сформулировать следующим образом при каких условиях реакция будет протекать достаточно быстро, чтобы данный метод имел практическое значение [c.322]

Термодинамика поверхностных слоев представляет собой чрезвычайно интересный предмет исследования. Гугенхейм 120], Гиббс [18], а также Модель и Рид [38] разработали теории поверхностного натяжения, которые значительно отличаются одна от другой, но приводят к аналогичным уравнениям, связывающим макроскопически измеряемые величины. В дополнение к термодинамиче скому аспекту опубликованы [1, 2, 3, 7, 49] исследования физики и химии поверхностных слоев. Эти вопросы здесь не рассматриваются. Основное внимание в данной главе уделяется нескольким имеющимся надежным методам расчета (г (как на основе полутеоретических, так и эмпирических уравнений), [c.513]

Сущность и значение термодинамики. В термодинамике рассматризаются процессы, прямо или косвенно связанные с тепловыми явлениями. К ним относятся в числе прочих важнейшие для техники разнообразные процессы в тепловых машинах (расс.мотрению которых посвящена техническая термодинамика) и химические процессы. Применение термодинамики к химическим процессам составляет предмет химической термодинамики, одного из наиболее важных и мощных методов физико-химического исследования. Основные ее положения излагаются в следующих главах. Однако отчетливое понимание химических приложении термодинамики требует знания общих ее основ ниже им также уделено значительное место. [c.237]

Солевые системы были предметом изучения во Всесоюзном институте галургии (А. Б. Здановский ), впоследствии в Государственном институте прикладной химии (Е. И. Ахумов). В Ленинградском электротехническом институте им. В. И. Улья-иова-Ленина (Б. Ф. Ормонт ) продолжались работы, начатые в институте им. Л. В. Карпова здесь же изучается термодинамика расплавов (М. Ф. Лантратов). На кафедре общей физики Ленинградского педагогического института им. А. И. Герцена (П. Г. Маслов) ведутся исследования по разработке и применению приближенных методов расчета термодинамических функций. В Институте химии силикатов АН СССР недавно начаты работы по изучению термодинамических свойств силикатов (Р. Г. Гребенщиков). [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология