Расчет констант равновесия статистическим методом. Лекция 23

Содержание

Слайд 2

Лекция 22 Теории теплоемкости Эйнштейна и Дебая (без вывода). Вращательная и ядерная сумма по состояниям.

Лекция 22

Теории теплоемкости Эйнштейна и Дебая (без вывода).
Вращательная и ядерная сумма

по состояниям.
Слайд 3

Средняя кинетическая энергия и средняя скорость молекул в идеальном газе. Найдите

Средняя кинетическая энергия и средняя скорость
молекул в идеальном газе.
Найдите

верные утверждения!

4.

Средняя энергия растет с увеличением массы

Средняя скорость растет с увеличением массы

Значительная доля молекул имеет энергию выше средней

1.

2.

3.

1 балла

Слайд 4

fε ε Средняя энергия


ε

Средняя энергия

Слайд 5

ρV V T1 T2 T2 > T1 Распределение Максвелла при разных температурах

ρV

V

T1

T2

T2 > T1

Распределение Максвелла при разных температурах

Слайд 6

Слайд 7

Для расчета суммы по состояниям Q существуют формулы (1) и (2)

Для расчета суммы по состояниям Q существуют формулы (1) и (2)
которой

из них нужно пользоваться?

3. иногда верна формула (1), а иногда – формула (2)

2. можно воспользоваться формулой (2), но лучше –
формулой (1)

1. нужно воспользоваться формулой (1)

4. формула (2) верна всегда, а формула (1) – только в
особых случаях

1 балла

Слайд 8

Суммирование? Интегрирование?

Суммирование? Интегрирование?

Слайд 9

Чем мембранное равновесие отличается от фазового? Найдите верные утверждения! 2 балла

Чем мембранное равновесие отличается от фазового?
Найдите верные утверждения!

2 балла

Слайд 10

Какая из формул неверна для системы «идеальный газ»? 1 балла

Какая из формул неверна для системы «идеальный газ»?

1 балла

Слайд 11

Максимальная теплоемкость СV идеального газа СО равна: 1 балла

Максимальная теплоемкость СV идеального газа СО равна:

1 балла

Слайд 12

ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ДВУХАТОМНОГО ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. НАЙДИТЕ ПРАВИЛЬНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ 1. РАВНА R

ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ДВУХАТОМНОГО ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
НАЙДИТЕ ПРАВИЛЬНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ

1. РАВНА R

2. МОЖЕТ

БЫТЬ БОЛЬШЕ R ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

3. МОЖЕТ БЫТЬ БОЛЬШЕ R ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

4. МОЖЕТ БЫТЬ БОЛЬШЕ R ЗА СЧЕТ ВНУТРЕННЕГО ВРАЩЕНИЯ

5. МОЖЕТ БЫТЬ БОЛЬШЕ R у ГОМОЯДЕРНОЙ МОЛЕКУЛЫ

1 балла

Слайд 13

Ниже приводятся несколько утверждений относительно правила фаз Гиббса. Выберите из них

Ниже приводятся несколько утверждений относительно правила фаз Гиббса. Выберите из них

правильные.
а) Правильного утверждения здесь нет!
б) При выводе правила фаз используется уравнение Клаузиуса-Клапейрона;
в) Правило фаз описывает движение системы к термодинамическому равновесию
г) Правило фаз показывает, что в пятикомпонентной системе максимальное число фаз в равновесии при постоянном давлении - 7;
д) Правило фаз показывает, что в трехкомпонентной системе максимальное число фаз в равновесии - 4;
е) Правило фаз утверждает, что с = к+2-ф, где с - число степеней свободы, к-число компонентов, ф- количество уравнений Гиббса-Дюгема, которые можно записать в системе.

2 балла

Слайд 14

СТАТИСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

СТАТИСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

Слайд 15

Расчет термодинамических функций

Расчет термодинамических функций

Слайд 16

Расчет термодинамических функций

Расчет термодинамических функций

Слайд 17

Энтропия НСl, S0298K,эксп. = 186,6 {Дж/моль/град}

Энтропия НСl, S0298K,эксп. = 186,6 {Дж/моль/град}

Слайд 18

Молекулярные параметры, нужные для расчета Q Молекулярная масса, m Структура, момент

Молекулярные параметры, нужные для расчета Q

Молекулярная масса, m

Структура, момент инерции, I

Частоты

колебаний, ν

Вырожденность основного электронного состояния, go

– хим. анализ, масс-спектрометрия

– электронография, РСА

- ИК- спектры, КР - спектры

Энтальпия ∆H00

- калориметрия, закон Кирхгофа, расчет

- расчет? УФ спектры
Квантовохимический расчет!

Слайд 19

Учет изотопного распределения Молекула Cl2

Учет изотопного распределения

Молекула Cl2

Слайд 20

Расчет константы равновесия

Расчет константы равновесия

Слайд 21

Расчет константы равновесия

Расчет константы равновесия

Слайд 22

Стандартизация

Стандартизация

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Практические константы равновесия

Практические константы равновесия

Слайд 26

Закон равнораспределения энергии по степеням свободы в идеальном газе

Закон равнораспределения энергии по степеням свободы в идеальном газе

Слайд 27

СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА РАВНОМЕРНА РАСПРЕДЕЛЕНА МЕЖДУ 6-ю СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ. Колебательную

СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА РАВНОМЕРНА РАСПРЕДЕЛЕНА МЕЖДУ
6-ю СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ.
Колебательную и

электронную энергию не рассматриваем (пока!)

СТЕПЕНИ СВОБОДЫ – это координаты молекулы в фазовом пространстве μ.

КООРДИНАТЫ: поступательные px py pz qx qy qz и вращательные px py pz qx qy qz

У ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА ЕСТЬ ТОЛЬКО КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ. ОНА ЗАВИСИТ ТОЛЬКО
от ИМПУЛЬСОВ.

В нашей задаче степени свободы – это поступательные px py pz и вращательные px py pz

Слайд 28

Расчет сумм по состоянию, Q.

Расчет сумм по состоянию, Q.

Слайд 29

Расчет поступательной и вращательной теплоемкости

Расчет поступательной и вращательной теплоемкости

Слайд 30

ЗАКОН РАВНОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ это : Низкая характеристическая температура, близко лежащие уровни энергии,

ЗАКОН РАВНОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ это :
Низкая характеристическая температура, близко лежащие
уровни энергии, возможность

замены суммирования на
интегрирование
+
2. Конкретный вид интеграла:
Слайд 31

ЗАКОН РАВНОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ не РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ на КОЛЕБАТЕЛЬНУЮ и ЭЛЕКТРОННУЮ ЭНЕРГИЮ

ЗАКОН РАВНОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ не РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ на
КОЛЕБАТЕЛЬНУЮ и ЭЛЕКТРОННУЮ ЭНЕРГИЮ

Слайд 32

1.4 4.9 0.87R 0.18R R Колебательная теплоемкость, NH3, 1000K

1.4

4.9

0.87R

0.18R

R

Колебательная теплоемкость, NH3, 1000K

Слайд 33

3/2 R 3R, 5/2 R CV ? 3R + R(3N-6) CV

3/2 R

3R, 5/2 R

CV ? 3R + R(3N-6)

CV (пост)

CV (вр)

CV (кол)

СV

T

Н2,

300 К
Слайд 34

РАСЧЕТ КОНФИГУРАЦИОННОГО ИНТЕГРАЛА для РЕАЛЬНОГО ГАЗА

РАСЧЕТ КОНФИГУРАЦИОННОГО ИНТЕГРАЛА
для
РЕАЛЬНОГО ГАЗА

Слайд 35

ЭНЕРГИЯ E и ИНТЕГРАЛ Z в ПРОСТРАНСТВЕ Ω :

ЭНЕРГИЯ E и ИНТЕГРАЛ Z в ПРОСТРАНСТВЕ Ω :

Слайд 36

Конфигурационный интеграл :

Конфигурационный интеграл :

Слайд 37

Как мы будем учитывать зависимость энергии от координат qi,j в фазовом пространстве?

Как мы будем учитывать зависимость энергии от
координат qi,j в фазовом

пространстве?
Слайд 38

Как мы учитывали зависимость энергии от координат qi,j в фазовом пространстве?

Как мы учитывали зависимость энергии от
координат qi,j в фазовом пространстве?

Слайд 39

Как мы будем учитывать зависимость энергии от координат qi,j в фазовом пространстве?

Как мы будем учитывать зависимость энергии от координат qi,j в фазовом

пространстве?
Слайд 40

1. Упрощаем интеграл 2. Вводим потенциал взаимодействия между молекулами (атомы) 3.

1. Упрощаем интеграл

2. Вводим потенциал взаимодействия между молекулами (атомы)

3. Считаем конфигурационный

интеграл Zконф.

3N переменных

Слайд 41

Посчитаем давление: Для идеального газа: Для реального газа:

Посчитаем давление:

Для идеального газа:

Для реального газа:

Слайд 42

Упрощаем интеграл ….

Упрощаем интеграл ….

Слайд 43

6 3N 3N 3N

6

3N

3N

3N

Слайд 44

Слайд 45

1 3

1

3

Слайд 46

3N 6 6 3

3N

6

6

3

Слайд 47

Ln (1+x) ≈ х, x«1

Ln (1+x) ≈ х, x«1

Слайд 48

Слайд 49

Вводим потенциал взаимодействия между молекулами (атомами) ….

Вводим потенциал взаимодействия между молекулами (атомами) ….