Тема 1.2. Теплоємність. Залежність теплового ефекту від температури

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Наведіть визначення теплоємності. Що таке середня, істинна, молярна та питома теплоємність речовини? Який зв’язок між ними?

2. Що називають ізобарною та ізохорною теплоємностями? Яка з них більша?

3. Як залежать від температури внутрішня енергія та ентальпія індивідуальної речовини? Як змінюються з температурою та ідеального газу?

4. Виведіть співвідношення між та для ідеального газу.

5. Чому дорівнюють та ідеальних газів?

6. У чому полягає адитивність теплоємності рідких та твердих речовин?

7. Як змінюється теплоємність речовини при її нагріванні від абсолютного нуля до температури, яка відповідає газоподібному стану речовини? Наведіть графік .

8. Якими рівняннями описують залежність теплоємності речовини від температури в межах одного агрегатного стану?

9. Як визначають істинну теплоємність речовини за заданої температури та середню теплоємність у заданому температурному інтервалі?

10. Як обчислюють наближено та точно кількість теплоти, що необхідна для нагрівання речовини від однієї температури до іншої?

11. Як розраховують зміну теплоємності внаслідок хімічної реакції, внаслідок фазових переходів? Яких значень може набувати ?

12. Як залежить від температури хімічної реакції? Наведіть рівняння залежності та можливі графіки.

13. Як залежить від температури тепловий ефект хімічної реакції і що саме визначає характер цієї залежності? Наведіть рівняння Кірхгофа у диференціальній формі та проаналізуйте одне з них.

14. Як може змінюватися тепловий ефект хімічної реакції внаслідок підвищення температури? В яких випадках буде спостерігатися та чи інша залежність? Відповідь проілюструйте відповідними графіками.

15. Як розраховують наближено та точно тепловий ефект реакції за умови заданої температури? Які довідникові дані для цього необхідні?

16. Як можна визначити характер температурної залежності теплоти фазового перетворення? Які дані потрібно для цього мати?

17. В чому полягає розрахунок теплоти фазового переходу при будь-якій температурі?

Типові задачі

1. Розрахунок істинної теплоємності речовини при заданій температурі.

2. Обчислення середньої теплоємності речовини в заданому температурному інтервалі.

3. Визначення кількість теплоти, необхідної для нагрівання речовини від температури до .

4. Написання рівняння температурної залежності для конкретної реакції і розрахунок цієї величини при заданій температурі.

5. Наближений розрахунок теплового ефекту реакції за певної температури.

6. Побудова графіка температурної залежності теплового ефекту за залежністю .

Література: [1, § 58, 59, 64; 2, § ІІ.7ІІ.10; 3, Гл. 2, § 4, Гл. 3, § 3, Гл. 5, § 5; 4, 2.42.6].

Тема 1.3. Другий закон термодинаміки. Ентропія

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Які процеси називають самочинними і несамочинними? Наведіть приклади.

2. Які властивості є екстенсивними, інтенсивними? Наведіть приклади. Які з цих властивостей можуть бути критеріями самочинного перебігу процесу та за яких умов?

3. Наведіть та поясніть ідеальний цикл Карно.

4. Сформулюйте та запишіть математичний вираз другого закону термодинаміки у загальному вигляді.

5. Для яких систем зміна ентропії може слугувати критерієм напрямку самочинного процесу? Які параметри системи мають бути сталими?

6. Який вигляд має математичний вираз другого закону термодинаміки для ізольованої системи? Як змінюється ентропія ізольованої системи внаслідок перебігу в ній оборотних та необоротних процесів? Які умови рівноваги?

7. Чи можливий в ізольованій системі процес, внаслідок якого зменшується ентропія окремої частини системи? Відповідь обґрунтуйте.

8. Як розраховують зміну ентропії при нагріванні речовини, при фазових перетвореннях?

9. Як змінюється ентропія ідеального газу при його ізотермічному розширенні, внаслідок утворення газових сумішей, в інших процесах?

10. Сформулюйте постулат Планка. Що таке абсолютна ентропія?

11. Як розраховують абсолютну ентропію речовини за заданої температури? Наведіть графік температурної залежності ентропії речовини, побудований від абсолютного нуля до температури, що відповідає газоподібному стану речовини.

12. Як ентропія пов’язана із впорядкованістю системи? Наведіть приклади.

13. Як розраховують зміну ентропії в ізотермічному хімічному процесі? Як може змінюватися ентропія внаслідок реакції? Наведіть приклади.

14. Що називають стандартною ентропією утворення речовини? Які довідникові дані необхідні для розрахунку цієї властивості?

15. Як розрахувати наближене та точне значення хімічної реакції за певної температури?

16. В чому полягає статистичний характер другого закону термодинаміки? Що розуміють під термодинамічною ймовірністю? Який зв’язок між ентропією та термодинамічною ймовірністю системи?

17. Чи будуть відрізнятися величини у процесах, які перебігають в одному випадку оборотно, а в другому – необоротно?

Типові задачі

1. Точний та наближений розрахунок зміни ентропії речовини внаслідок її нагрівання від стандартної до заданої температури.

2. Точне та наближене обчислення зміни ентропії речовини при фазовому переході.

3. Визначення зміни ентропії ідеального газу внаслідок його нагрівання та розширення.

4. Розрахунок абсолютної ентропії речовини за заданої температури.

5. Розрахунок зміни ентропії внаслідок перебігу хімічної реакції за стандартних умов.

6. Обчислення ентропії утворення речовини за стандартних умов.

Література: [1, § 6568, 71, 80, 81, 86, 90; 2, § ІІ.11ІІ.15,ІІІ.8, IV.1, IV.2; 3, Гл. 4, § 16, Гл. 6, § 12; 4, 3.13.8, 14.114.3].