МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева _______________________________________________________________ Учебное управление Л И Ч Н А Я К Н И Ж К А студента III курса дневного отделения ПЛАНЫ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ V семестра 2011/2012 учебного года Москва 2011 2 Личная книжка студента III курса дневного отделения. Планы учебных занятий V семестра 2011/2012 учебного года/ РХТУ им.Д.И.Менделеева. М., 2011. 27 с. ©Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева,2011 ОСНОВЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ Библиографический список. 1. Камаев В.Д. Учебник по основам экономической теории. М., 1995. 2. Макконелл К., Брю С. Экономикс. В 2-х т.М.: Республика. 1992. Введение Тема 1 Предмет экономической теории и методы экономического анализа Становление и развитие экономической теории. Основные направления развития современной экономической мысли. [ 1, гл.1; 2, т.1, гл.1] Тема 2 Общие проблемы экономического развития Потребности общества и экономические ресурсы. Классификация ресурсов, проблема ограниченности ресурсов. Производственные возможности экономики. Граница производственных возможностей. Основные модели экономических систем: «Чистый капитализм», «Командноадминистративная система», «Смешанная экономика», «Традиционная экономика». Сравнительная эффективность экономических систем. Собственность как основа экономической системы.[1, гл.2, гл.3, §4; 2, т.1, гл.2] Часть 1 Микроэкономика Тема 3 Рыночная система организации хозяйства (общие основы) Рынок: структура и функции. Товар и деньги. Теории стоимости и цены. Спрос. Закон и кривая убывающего спроса. Факторы, влияющие на изменение спроса. Предложение. Закон и кривая предложения. Факторы, влияющие на изменение предложения. График равновесия спроса и предложения. Последствия становления рыночных цен. Уравновешивающая функция рыночных цен. Три периода установления рыночного равновесия (по А.Маршалу). Рыночное регулирование экономики. Схема рынка. Понятие совершенной конкуренции. Четыре типа рыночной ситуации. Монополия (происхождение и виды), олигополия. Несовершенная конкуренция. Антимонопольные меры. Преимущества и недостатки рыночного механизма. Переход к рыночной экономике России (конец XX в.) [1, гл.3,§1-3, гл.4,5; 2, т.1, гл.35, т.2, гл. 22, 25-28, 34] Тема 4 Рынок ресурсов и формирования доходов Рынок ресурсов. Производственный спрос. Предельная производительность факторов производства. Предельный продукт фактора производства и предельные издержки на ресурсы. Особенности рынков ресурсов: финансовый рынок, рынок природных ресурсов и рабочей силы. Рынок труда: предложение и спрос. Заработная плата. Роль профсоюзов на рынке труда. Государственное регулирование заработной платы. Особенности рынка труда в России. Ценообразование на ресурсы и доходы в рыночной экономике. Прибыль, заработная плата, рента, процент, дивиденд. Неравенство доходов.[1, гл.7,8, гл.9,§6, гл.16; 2, т.1, гл.10; т.2, гл.29-31, 37] Тема 5 Введение в теорию производства фирмы (предприятия) Организационно-правовые формы предпринимательства. Факторы производства. Выбор сферы приложения капитала. Бизнес-план. Первоначальный капитал. Основной и оборотный капитал. Скорость оборота капитала. 4 Понятие издержек производства: внешние, внутренние (альтернативные), постоянные и переменные, общие и средние. Средние и предельные издержки. Валовой доход фирмы. Прибыль: нормальная, общая, предельная. Условия максимизации прибыли. Оптимальные размеры фирмы. Основные показатели, характеризующие деятельность фирмы.[1, гл.6,9,§1-5; 2, т.1, гл.7] Часть 2 Макроэкономика Тема 6. Национальная экономика как целое. Экономический рост Основные результаты экономического развития и их измерение. Основные макроэкономические показатели: ВНП, ВВП, ЧНП, КП, НД, личный доход. Система национальных счетов. Альтернативные методы измерения макроэкономических результатов. Уровень цен и макроэкономические показатели. Номинальный и реальный ВНП и НД. Индексы цен. Дефлятор ВНП и НД. Теневая экономика и ее формы. Экономический рост. Факторы и типы экономического роста.[1, гл.19; 2, т.1, гл.9,21] Тема 7 Цикличность развития рыночной экономики.. Макроэкономическое равновесие Цикличность развития рыночной экономики. Экономический цикл и его фазы. Длинные волны в экономической динамике. Структурные кризисы. Особенности кризиса экономики России и проблемы стабилизации. Совокупный спрос и его структура: потребление, инвестиции. Понятие совокупных расходов. График совокупного спроса. Потребление и доход. Функция потребления. Потребление и сбережения. Сбережения и инвестиции. Инвестиции и экономический рост. Механизм мультипликатора [1,гл.10; 2, т.1, гл. 10-13] Тема 8 Экономика и государство Функции государства в экономике. Методы государственного воздействия на экономику. Государственное регулирование и дерегулирование. Государственный бюджет; бюджетный дефицит и способы его покрытия; государственный долг. Налоги, налоговая система, принципы налогообложения. Кривая Лаффера. Фискальная политика государства. Социальная политика государства.[1, гл.11,14,16; 2, т.1, гл.6,8,14,20, т.2, гл.33] Тема 9 Деньги. Денежно-кредитная система Денежная система: понятие и типы. Структура современной денежно-кредитной системы. Денежный рынок. Предложение денег и спрос на них. Равновесие денежного рынка. Показатели денежной массы. Центробанк и его функции в экономике. Коммерческие банки. Депозитный мультипликатор. Проблемы реформирования и стабилизации денежно-кредитной системы в России. Инфляция. Ее виды. Кривая Филлипса. Антиинфляционная политика государства. Рынок ценных бумаг. Фондовая биржа.[1, гл.12,13,15; 2, т.1,гл. 15-17,19] Мировой рынок Тема 10 Мировой рынок. Международная торговля. Валюта. Мировой рынок. Международное разделение труда. Понятие сравнительных преимуществ. Международная торговля и эффективность национальной экономики. Внешнеторговый мультипликатор. Торговый баланс. Проблемы включения России в мировое хозяйство. Валюта. Валютный курс. Динамика валютных курсов. 5 Конвертируемость национальной валюты. Платежный баланс. Состояние платежного баланса в России. Современная валютная система: проблемы и тенденции развития.[1, гл.17,18; 2, т.2. гл.39-41] ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Библиографический список 1. Киреев В.А. Курс физической химии (для химических вузов). М.: Химия,1975. 776 с 2. Герасимов Я.И., Древинг В.П. и др. Курс физической химии: Т.1. 2-е изд./Под ред. Я.И.Герасимова, , М.: Химия, 1969. 624 с. 3. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высш.школа, 1988. 495 с. 4. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высш.школа, 2001. 479 с. 5. Николаев Л.А. Физическая химия. М.: Высш.школа, 1979. 217 с. 6. Даниэль Ф., Олберти Р. Физическая химия. М.: Высш.школа, 1982. 645 с. 7. Физическая химия /Под ред. К.С.Краснова. М.: Высш.школа, 1982. 645 с. 8. Физическая химия /Под ред. К.С.Краснова.Т.1. М.: Высш.школа, 1995. 511 с 9. Кудряшов И.В.Химическая термодинамика/МХТИ им.Д.И.Менделеева.М.,1975.182 с. 10. Скорнякова Т.Н.Растворы неэлектролитов/МХТИ им.Д.И.Менделеева.М.,1981.48 с. 11. Князева Н.А., Клочкова В.Г. Равновесие в системах пар-жидкость и жидкостьжидкость/ МХТИ им.Д.И.Менделеева. М., 1984. 52 с. 12. Белик В.В., Кудряшов И.В. Гетерогенные равновесия в одно- и двухкомпонентных системах / МХТИ им.Д.И.Менделеева. М., 1984. 52 с. 13. Белик В.В., Кудряшов И.В. Равновесия в многокомпонентных системах / МХТИ им.Д.И.Менделеева. М., 1986. 44 с. ЛЕКЦИИ Лекция 1. Предмет и содержание курса физической химии. Ее теоретические методы: термодинамический, статистический, квантово-механический, кинетический. Экспериментальные методы физической химии. План занятий. Основы химической термодинамики. Первое начало термодинамики. Лекция 2. Термодинамические системы и термодинамические параметры. Внутренняя энергия, энтальпия, теплота и работа. Функции состояния и процесса. Формулировки первого начала термодинамики. Самостоятельная работа. Уравнения для расчета работы, изменения энтальпии и внутренней энергии в различных процессах. Тепловой эффект. Закон Гесса. Связь тепловых эффектов при постоянном объеме и при постоянном давлении. Стандартные состояния для индивидуальных веществ. Стандартные энтальпии образования и сгорания соединений. Лекции 3-6. Теплоемкость, зависимость теплоемкости от температуры. Теплоемкость кристаллов при низких температурах. Зависимость энтальпии от температуры и внутренней энергии. Изменение энтальпии и теплоемкости при фазовых переходах. Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры. Вывод и анализ уравнения Кирхгофа. Второе начало термодинамики Лекции 7,8. Термодинамически обратимые и необратимые процессы. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Работа и теплота необратимого процесса. Формулировки второго начала термодинамики. Объединенное уравнение первого и второго начала 6 термодинамики. Энтропия и ее свойства. Энтропия как критерий направления самопроизвольного процесса в изолированных системах. Зависимость энтропии от температуры, давления и объема. Изменение энтропии при фазовых переходах. Лекции 9-12. Третий закон термодинамики (постулат Планка). Статистическая интерпретация второго начала термодинамики. Понятие о термодинамической вероятности состояния системы. Уравнение Больцмана - Планка. Вычисление абсолютной энтропии вещества. Расчет изменения энтропии в ходе химической реакции при различных температурах. Лекции 13,14. Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса как критерии направления и предела протекания процессов. Зависимость энергии Гельмгольца и энергии Гиббса от параметров состояния. Уравнение Гиббса-Гельмгольца (вывод и анализ). Расчет изменения стандартных энергий Гиббса и Гельмгольца в химических реакциях при различных температурах. Лекции 15-17. Системы с переменным составом. Химический потенциал. Зависимость химического потенциала от давления и температуры. Условия равновесия и самопроизвольного протекания процесса, выраженные через химический потенциал. Химический потенциал реального газа Лекции 18,19. Реальные газы. Сжимаемость. Уравнения состояния реальных газов: в вириальной форме, Ван-дер-Ваальса, Редлиха-Квонга, Пенга-Робинсона. Приведенные параметры. Принцип соответственных состояний. Фугитивность, коэффициент фугитивности и методы их расчета. Зависимость термодинамических свойств реальных газов от давления и температуры. Химический потенциал реального газа. Активность. Химическое равновесие. Термодинамическая теория химического сродства. Лекции 20,21. Закон действующих масс. Константа химического равновесия и способы ее выражения для гомогенных и гетерогенных реакций, идеальных неидеальных систем. Кр, Кс, Kf, Ка, Кх, Кn, соотношения между ними. Уравнение изотермы химической реакции (вывод и анализ). Химическое сродство. Лекции 22-25. Методы расчета констант равновесия. Расчет констант равновесия из стандартных величин термодинамических функций. Применение статистического метода для расчета констант равновесия реакции в газовой фазе. Влияние температуры на константу равновесия. Уравнение изобары и изохоры химической реакции (вывод и анализ). Влияние давления и добавок индифферентных газов на сдвиг равновесия. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Анализ сложных равновесий. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах Лекции 25-28. Фаза, компонент, число степеней свободы. Правило фаз Гиббса (с выводом). Диаграмма фазовых равновесий. Фазовые переходы первого и второго рода. Тройная точка. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Вывод и анализ уравнения Клапейрона-Клаузиуса. Интегральные формы этого уравнения. Применение правила фаз Гиббса. Лекции 29-30. Применение уравнения Клапейрона-Клаузиуса для расчета изменения термодинамических функций при фазовых переходах. Зависимость ортобарической теплоты испарения от температуры. Уравнение Антуана. Эмпирические обобщения для энтропий плавления и парообразования (правила Ричардса, Трутона, уравнение Кистяковского). Методы измерения давления насыщенного пара. Общая характеристика термодинамических свойств раствора Лекции 31,32. Классификация растворов. Парциальные молярные величины. Уравнения Гиббса-Дюгема (вывод и анализ). Методы определения парциальных молярных величин. Идеальные растворы. Термодинамические свойства идеальных растворов. Химический потенциал компонента идеального раствора. 7 Лекция 33. Равновесие "идеальный раствор-пар". Закон Рауля, его термодинамическое обоснование. Лекции 34,35. Неидеальные растворы. Активность и коэффициент активности. Стандартные состояния компонентов раствора. Симметричные и несимметричные системы сравнения. Коэффициент активности для разных стандартных состояний и концентрационных шкал. Расчет активности и коэффициентов активности одного компонента по данным о концентрационной зависимости этих величин для другого компонента бинарного раствора. Зависимость коэффициентов активности от температуры и давления. Лекция 36. Понятие об избыточных функциях и функциях смешения как характеристик отклонения от идеальности. Лекции 37,38. Предельно разбавленные растворы. Законы Рауля и Генри для термодинамического описания свойств предельно разбавленных растворов. Коллигативные свойства. Эбуллиоскопия, криоскопия, осмотическое давление. Использование коллигативных свойств для определения коэффициентов активности компонентов раствора, молярной массы, степени диссоциации и ассоциации растворенных веществ .Лекции 39,40. Растворимость газов и твердых тел в жидкостях. Дифференциальное уравнение для растворимости. Зависимость растворимости твердых тел от температуры и давления. Уравнение Шредера, его вывод и анализ. Растворимость газов в жидкостях, влияние давления, температуры, природы газа и природы растворителя. Совместная растворимость нескольких газов. Влияние электролита на растворимость газов в жидкостях. Равновесие "жидкий раствор - насыщенный пар" в двухкомпонентных системах Лекции 41-44. Диаграммы "Р-Х", "Т-Х", "V-Х". Изменение вида диаграмм в зависимости от типа отклонений от закона Рауля. Законы Гиббса-Коновалова. Азеотропия. Правило рычага. Применение правила фаз к исследованию диаграмм. Экспериментальные методы исследования равновесия "жидкость-пар". Физико-химические основы перегонки и ректификации. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Системы с верхней и нижней температурой расслаивания. Зависимость давления насыщенного пара от состава в системах с ограниченной растворимостью. Равновесие "жидкость-пар" для случая несмешивающихся жидкостей. Перегонка с водяным паром. Равновесие "жидкий раствор - кристалл" в двухкомпонентных системах Лекции 45-48. Термический анализ. Системы с ограниченной и неограниченной растворимостью в твердой фазе. Изоморфизм. Твердые растворы. Системы с образованием конгруэнтно и инконгруэнтно плавящегося химического соединения. Системы с ограниченной и неограниченной растворимостью в твердой фазе. Применение правила фаз к исследованию диаграмм. Трехкомпонентные системы Лекции 49-50 Графическое изображение состава и свойств трехкомпонентных систем. Диаграмма плавкости трехкомпонентной системы неизоморфно кристаллизующихся веществ. Распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися растворителями. Коэффициент распределения. Закон распределения. Экстракция и ее практическое использование. Применение закона распределения для определения активностей растворенных веществ. 8 СЕМИНАРЫ Библиографический список 1. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. , Киселева Е.В. Сборник примеров и задач по физической химии. М.: Высш. школа, 1991,527 с.(КК) 2. Кудряшов И.В. Задания по физической химии / МХТИ им.Д.И.Менделеева, М., 1986. 37 с. (К). 3. Никитин К.Н., Заходякина Н.А., Старостенко Е.П. Физико-химический расчет на программируемых микрокалькуляторах /Под ред. Ю.Г.Фролова; МХТИ им.Д.И.Менделеева. М., 1987. 72 с. 4. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред.А.А. Равделя и А.М.Пономаревой. Л.: Химия, 1983. 231 с. (Р). 5. Атанасянц А.Г., Белевский С.Ф., Каретников Г.С. и др. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля/ Под ред. С.Ф.Белевского. М.: Высш.школа, 1979.118 с. Первое и второе начала термодинамики Занятие 1. Расчет работы в изобарном, изотермическом и адиабатическом процессах. Расчет тепловых эффектов химических реакций и фазовых превращений на основании таблиц стандартных термодинамических величин. Зависимость энтальпии и внутренней энергии вещества от температуры. Таблицы: [4, №№ 30,40,44]. Домашнее задание: [1, с.6З; № 22; с.66, № 1 или 2, № 5]. Занятие 2. Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры. Расчет тепловых эффектов химических реакций и теплот образования веществ при заданной температуре с использованием таблиц стандартных термодинамических величин. Домашнее задание: [1, с.68, № 4,6]. Занятие 3. Второе начало термодинамики. Изменение энтропии индивидуальных веществ в различных процессах, при фазовых превращениях и при смешении идеальных газов. Абсолютная энтропия вещества. Расчет абсолютных энтропий. Зависимость энтропии от температуры, давления, объема. Изменение энтропии в химических реакциях при заданной температуре. Таблицы: [4, №44]. Домашнее задание: [1, с.90, № 23; с.92, № 33 или 2, № 7]. Занятие 4. Энергия Гиббса (G). Энергия Гельмгольца (А). Зависимость функций G и А от температуры, давления, объема. Изменение функций G и А в различных процессах. Расчет G и А в химических реакциях. Использование таблиц стандартных термодинамических величин для расчета изменений функций G и А в различных процессах. Таблицы: [4, №44]. Домашнее задание: [1, с.92, № 38 или 2, № 8] Занятие 5. Итоговое занятие по темам: «Первое начало термодинамики», «Второе начало термодинамики» Химическое равновесие Занятие 6. Расчет констант равновесия из экспериментальных равновесных давлений, концентраций, степеней превращений. Расчет равновесной концентрации при заданной константе равновесия с учетом влияния давления и концентрации инертного газа. Расчет степени термической диссоциации. Домашнее задание: [1, с.283, №1; или 2, № 13] Занятие 7. Расчет химического сродства реагирующих веществ по уравнению изотермы реакции при Т=298 К. Расчет константы равновесия при заданной температуре по уравнению изобары реакции. Расчет стандартного химического сродства при заданной температуре по термическим данным. Методы расчета константы химического равновесия простых и сложных реакций. Расчет термодинамических параметров химических реакций из экспериментальной зависимости Ка =f(Т). Расчет химического равновесия в гетерогенных системах. 9 Домашнее задание: [1, С.285, № 4; с.284, № 2; с.288, №5; с.289, № 8 или 2, № 14,15] Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Занятие 8. Расчет давления насыщенного пара по уравнению Клапейрона-Клаузиуса. Расчет температуры фазового перехода при данном давлении, теплот и энтропий фазовых переходов из экспериментальных зависимостей давления насыщенного пара от температуры.Таблицы: [4, №№ 21-27] .Домашнее задание: [1, с. 166, № 1 или 2, № 9]. Занятие 9.Итоговое занятие по темам «Химическое сродство», «Фазовые равновесия в однокомпонентных системах». Общая характеристика термодинамических свойств растворов Занятие 10,11. Расчет парциальных мольных величин и относительных парциальных мольных величин из экспериментальных зависимостей свойств растворов от концентрации. Расчеты по уравнению Гиббса-Дюгема. Идеальные растворы. Закон Рауля. Расчет активностей и коэффициентов активности компонентов по экспериментальной зависимости давления насыщенного пара от концентрации для стандартного состояния "чистое вещество'. Таблицы [4, № 31-36] Занятие 12. Разбавленные растворы. Закон Генри. Расчет молекулярной массы и степени диссоциации нелетучих веществ в предельно разбавленных растворах по их коллигативным свойствам. Таблицы: [4 ,№ 19]. Домашнее задание: [1, с.206, № 1]. Занятие 13. Итоговое занятие по теме "Общая характеристика термодинамических свойств растворов". Фазовые равновесия в бинарных гетерогенных системах. Занятие 14,15. Равновесие «жидкий раствор-пар». Диаграммы кипения, их анализ. Расчет состава пара, равновесного жидкому идеальному раствору заданной концентрации. Расчет количества вещества, которое можно выделить из азеотропного арствора заданной концентрации перегонкой. Расчет с применением правила рычага. Перегонка с водяным паром. Таблицы [4, № 28] Домашнее задание: [1, с.224, №1 или 2, № 11] Равновесие жидкий раствор-кристалл Занятие 16. Диаграмма плавкости для изоморфно- и неизоморфно кристаллизующихся веществ. Анализ систем: а) образующих твердый раствор; б) с одной эвтектикой; в) с устойчивым химическим соединением; г) с неустойчивым химическим соединением; д) с ограниченной растворимостью в твердом состоянии. Применительно к перечисленным системам разобрать расчеты с применением правила рычага и методы построения диаграммы плавкости по экспериментальным кривым охлаждения. Таблицы [4, № 28] Домашнее задание: [1, с.247, №1 или 2, № 12] Занятие 17. Итоговое занятие по теме «Фазовые равновесия в бинарных гетерогенных системах» Лабораторные работы К каждому занятию следует тщательно проработать теоретический материал, ознакомиться с принципами работы и устройством прибора (кроме работ №№ 41-51, 65). Усвоить главную задачу и сущность методики эксперимента. При подготовке к лабораторной работе решить задачу, указанную в каждой работе в лаборатории. Подготовка к работе должна быть отражена в лабораторном журнале. Без предварительной подготовки или при недостаточной подготовке студент к лабораторной работе не допускается. 10 Пропущенную работу можно выполнить в дополнительное время при наличии свободных мест в лаборатории. При этом студент должен иметь разрешение группового преподавателя и допуск деканата. Работа, не подписанная у лабораторного преподавателя в течение двух недель, аннулируется. Перечень лабораторных работ приведен в лаборатории физической химии. Перечень ключевых вопросов, знание которых является обязательным для студентов, сдающих экзамен по курсу физической химии Первое начало термодинамики и его приложения 1. Первое начало термодинамики, функции состояния и функции процесса. Работа и теплота процесса. 2. Закон Гесса. Обоснование закона Гесса при помощи первого начала термодинамики. Связь тепловых эффектов химических реакций при постоянном давлении и при постоянном объеме. 3. Тепловые эффекты химических реакций. Теплоты образования. Теплоты сгорания. 4. Внутренняя энергия и энтальпия термодинамической системы. Связь между ними. Зависимость внутренней энергии и энтальпии системы от температуры. 5. Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры. Вывод и анализ уравнения Кирхгофа. Интегрирование уравнения Кирхгофа: приближенное ( СР = const) и уточненное ( СР = f (T)) 6. Теплота испарения жидкости. Ее зависимость от температуры. 7. Применение таблиц стандартных термодинамических величин (Н f, 298, О НСГОР. 298, СР ) для расчета тепловых эффектов химических реакций при различных температурах. Второе начало термодинамики 1. Самопроизвольные и несамопроизвольные, обратимые и необратимые процессы. Формулировки начала термодинамики для бесконечно малого и конечного изменений состояния системы. 2. Энтропия. Свойства энтропии, изменения энтропии в различных процессах. 3. Энтропия как критерий направления самопроизвольных процессов и условия равновесия в изолированных системах. 4. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Применение термодинамических потенциалов для определения состояния равновесия и направления самопроизвольных процессов в изотермических системах. 5. Максимальная работа обратимого процесса. Температурный коэффициент максимальной работы. Вывод и анализ уравнения Гиббса-Гельмгольца. 6. Влияние температуры и давления на энергию Гиббса и энергию Гельмгольца. 7. Методы расчета GTo , ATo , STo химических реакций. Применение таблиц стандартных термодинамических величин. 8. Постулат Планка. 9. Расчет абсолютных энтропий индивидуальных веществ в различных агрегатных состояниях при различных температурах. 10. Химический потенциал. Условия самопроизвольного протекания процесса и равновесия, выраженные через химический потенциал. 11. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Термодинамическое учение о реакционной способности и химическое равновесие 1. Признаки и условия истинного химического равновесия. Термодинамическое 11 условие химического равновесия 2 . Закон действующих масс и его термодинамическое обоснование 3. Константа химического равновесия и основные формы ее выражения для идеальных и реальных систем (через концентрации, активности, давления, фугитивности). Связь между константами равновесия. 4. Химическое сродство и стандартное химическое сродство Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца химической реакции. Их расчет для химической реакции. Вывод и анализ уравнения изотермы химической реакции Вант-Гоффа. 5. Зависимость химического равновесия от температуры Вывод и анализ уравнений изобары и изохоры Вант - Гоффа. 6. Интегрирование уравнения изобары Вант-Гоффа. Разобрать случаи, когда тепловой эффект реакции не зависит от температуры и зависит от температуры. 7. Влияние различных факторов на химическое равновесие на примерах конкретных реакций. Как влияет температура, концентрация реагентов, общее давление на смещение химического равновесия и на равновесный выход продукта. 8. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Закон действующих масс и его термодинамическое обоснование. 9. Методы расчета тепловых эффектов химических реакций по данным о химическом равновесии. 10. Экспериментальные методы изучения химических равновесий. 11. Методы расчета стандартного химического сродства и констант химического равновесия на основании данных справочника. Термодинамическая теория фазовых равновесий 1. Общая характеристика равновесия в гетерогенных системах. Понятия фаза, компонент, термодинамическая степень свободы. 2. Вывод и анализ правила фаз Гиббса. Его применение. 3. Фугитивность (летучесть) и активность газа. Методы их расчета. 4. Методы определения давления насыщенного пара над жидкостью. 5. Термодинамика фазовых равновесий в однокомпонентных системах. Вывод и анализ уравнения Клапейрона-Клаузиуса. 6. Зависимость давления насыщенного пара над жидкостью и твердым веществом от температуры. Анализ уравнения. 7. Зависимость температуры плавления вещества от давления. 8. Интегральные формы уравнения Клапейрона-Клаузиуса 9. Применение уравнения Клапейрона-Клаузиуса для вычисления давления насыщенного пара, теплот и энтропии фазовых превращений. Термодинамическая теория растворов 1 .Общая характеристика растворов. Изменение термодинамических характеристик растворов с изменением относительного содержания компонентов. 2. Парциальные мольные величины. Относительные парциальны мольные величины. Уравнения Гиббса - Дюгема. 3. Методы расчета парциальных мольных величин. 4. Химический потенциал компонента в идеальном и неидеальном растворе. Его зависимость от температуры и концентрации. 5.Термодинамическая функция смешения Нсм, Gсм, Sсм для совершенных растворов. 6. Закон Рауля. Его термодинамическое обоснование. 7. Закон Генри и его термодинамическое обоснование. 8. Термодинамика неидеальных растворов. Активность, коэффициент активности. Стандартное состояние компонента неидеального раствора. 12 9. Расчет активностей и коэффициентов активности по зависимости давления насыщенного пара над раствором от его состава. 10. Коллигативные свойства разбавленных растворов нелетучих веществ в летучих растворителях. 11 . Криоскопия. Связь криоскопической постоянной со свойствами растворителя. 12. Эбулиоскопия. Связь эбулиоскопической постоянной со свойствами растворителя. 13. Осмотическое давление. Зависимость его от концентрации раствора и температуры. 14. Влияние диссоциации и ассоциации растворенного вещества на коллигативные свойства разбавленных растворов. Коэффициент Вант-Гоффа. 15. Применение криоскопических, эбулиоскопических измерений и измерений осмотического давления для определения степени диссоциации и молекулярной массы растворенного вещества. 16. Растворимость газов и твердых тел в жидкостях. Влияние давления, температуры, природы растворенного вещества и растворителя на растворимость. Растворимость 1. Растворы газов в жидкостях. Зависимость растворимости газа от давления и температуры. 2. Растворимость твердых тел в жидкостях. Влияние температуры на растворимость. Вывод и анализ уравнения Шредера. Равновесие "жидкий раствор - насыщенный пар" в двухкомпонентных системах 1. Законы Гиббса-Коновалова. Теоретические основы разделения бинарных жидких систем перегонкой. 2. Методы разделения компонентов бинарной жидкой смеси путем перегонки. Ректификация. 3. Анализ диаграммы кипения бинарного раствора без азеотропной и с азеотропной точкой. Азеотропные смеси и их природа. 4. Зависимость температуры кипения и давления насыщенного пара от состава в жидких бинарных системах с ограниченной растворимостью. 5. Смеси двух взаимно растворимых жидкостей. Давление насыщенного пара и температуры кипения таких смесей. Теоретические основы перегонки с водяным паром. 6. Применение правила фаз и правила рычага к исследованию диаграмм кипения. Равновесие "жидкий раствор - кристалл" в двухкомпонентных системах 1 . Основные типы диаграмм плавкости. 2. Термический анализ. Методы построения диаграммы плавкости по кривым охлаждения. 3. Анализ диаграммы плавкости бинарной системы неизоморфно кристаллизующихся веществ с одной эвтектикой. Природа эвтектики. 4. Анализ диаграммы плавкости двух неизоморфно кристаллизующихся веществ, полностью растворимых в жидком состоянии и образующих устойчивое химическое соединение. 5. Анализ диаграммы плавкости двух неизоморфно кристаллизующихся веществ, образующих неустойчивое химическое соединение. 6. Изоморфизм. Твердые растворы. Зависимость жидких фаз бинарных систем от их состава в случае изоморфно кристаллизующихся веществ. 7. Анализ диаграммы плавкости бинарной системы с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. 8. Правило рычага и его применение для расчета масс сосуществующих фаз. Разобрать на примере одной из диаграмм плавкости бинарных систем. Трехкомпонентные системы 1. Распределение третьего компонента между двумя несмешивающимися жидкостями. Закон распределения. Экстракция. 2. Анализ диаграммы плавкости трехкомпонентной системы неизоморфно кристаллизующихся веществ. 13 3. Графические способы изображения состава и свойств трехкомпонентных систем. Свойства концентрационного треугольника. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Библиографический список Основной 1. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 750 с. (К) 2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Ч.1. 2-е изд.. М.: Химия, 1995. 400 с.. 3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981. 560 с. (ПРН) 4. Гильденблат И.А., Борисов Г.С. и др. Аппаратура гидромеханических и тепловых процессов химической технологии: Иллюстрационные материалы/ МХТИ им.Д.И. Менделеева. М., 1981. 80 с. (ИМ) 5. Гильденблат И. А., Миносьянц С. В., Гервиц В.М. Лабораторный практикум по курсу "Основные процессы и аппараты химической технологии": Учебное пособие / МХТИ им. Д.И.Менделеева. М.,1986. 80 с. Дополнительный 6. Коган В. Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. Л.: Химия, 1977. 592 с. Часть 1. Гидромеханические процессы и аппараты Лекция 1. Предмет, задачи и методологические основы курса. Его роль в системе подготовки инженера химика-технолога, структура. Краткие исторические сведения перспективы развития. Классификация основных процессов химической технологии. [1,с. 9-15; 4, с. 5 – 8]. Лекция 2. Основные задачи и принципы анализа, расчета, моделирования и оптимизации процессов и аппаратов. Непрерывные и периодические, стационарные и нестационарные процессы; их основные характеристики. Гидромеханические процессы и аппараты. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидромеханики в химической аппаратуре Капельные и упругие жидкости, их основные свойства и параметры. Модели реальной и идеальной жидкостей. [1, с. 15 - 24, 438 – 440]. Лекция 3. Гидростатика. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера. Основное уравнение гидростатики. [1, с. 29 – 33]. Лекция 4. Практические приложения основного уравнения гидростатики (постановка задачи с рассмотрением конкретных примеров на семинарах) Гидродинамика, ее значение в химической технологии. Внутренняя, внешняя и смешанная (сопряженная) задачи гидродинамики. [1, с. 33 – 37]. Лекция 5. Основные характеристики течения жидкостей. Закон внутреннего трения Ньютона; динамическая и кинематическая вязкость. Понятие о неньютоновских жидкостях. Режимы течения жидкостей: представление о ламинарности и турбулентности. [1, с.25-29,37, 38, 40-42]. Лекция 6. Ламинарное течение. Распределение скоростей по поперечному сечению (закон Стокса) и расход жидкости (уравнение Пуазейля) при установившемся ламинарном потоке в круглой трубе. [1, с. 42 – 44]. Лекция 7. Турбулентное течение. Механизм и основные характеристики турбулентности.Пограничный слой и ядро потока, вязкий подслой. [1, с.44- 47]. 14 Лекции 8-10. Основные уравнения гидродинамики. Дифференциальное уравнение неразрывности (сплошности) потока. Уравнение постоянства расхода. Дифференциальные уравнения течения Эйлера для идеальной жидкости. [1, с. 48 - 52.] Лекции 11 - 12. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкостей. Практические приложения уравнения Бернулли: принципы измерения скоростей и расходов, истечения жидкостей и др. (Постановка задачи с подробным рассмотрением на семинарах и в лаборатории). Дифференциальные уравнения течения реальной жидкости (Навье - Стокса). [1, с. 54 - 64, 52 – 54]. Лекции 13 - 14. Гидравлическое сопротивление трубопроводов и аппаратов: расчет потерь напора (давления) на трение и местные сопротивления. [1, с.84-91]. Лекции 15 -18. Основы теории обобщенных переменных: принципы подобия. Принципы физического и математического моделирования: аналогия. Гидродинамическое подобие: подобные преобразования уравнений Навье-Стокса; критерии гидродинамического подобия. Уравнение гидродинамики в обобщенных переменных. Метод анализа размерностей и его применение в гидродинамике (постановка задачи с подробным рассмотрением конкретных примеров на семинарах). Принципы оптимизации при расчете диаметров трубопроводов и аппаратов. [1, с. 64 – 84]. Лекции 19 -21. Перемещение жидкостей через трубопроводы и аппараты. Насосы. Основные параметры и характеристики насосов: производительность, напор, мощность, коэффициент полезного действия; высота всасывания. Классификация, принципы устройства и действия, сопоставление, работа на сеть и выбор основных типов насосов: центробежных, поршневых (плунжерных), осевых (пропеллерных), струйных и др. Области их практического применения. [1, с. 127 - 151; 4, с. 40 –49]. Лекции 22-26. Процессы и аппараты для разделения гетерогенных смесей. Теория и основы процессов разделения Материальный баланс разделения. Движение тел в жидкостях. Основы теории осаждения. Осаждение в полях силы тяжести и центробежной силы. Расчет скоростей свободного и стесненного осаждения шарообразных частиц и частиц неправильной формы. Расчет отстойной аппаратуры. [1, с.176-182,95-101,212-214]. Лекции 27 - 28. Гидродинамика зернистых слоев: расчет гидравлического сопротивления неподвижного и псевдоожиженного слоев, скоростей псевдоожижения и свободного витания (уноса); пневмотранспорт. Особенности псевдоожижения газами и капельными жидкостями монодисперсных и полидисперсных слоев.[1, с. 106- 111]. Лекция 29 - 30. Теория и основы расчета процессов фильтрования. Расчет фильтров периодического и непрерывного действия. [1, с. 186- 197, 210-212]. Лекции 31 - 34. Аппаратура для разделения гетерогенных смесей Классификация аппаратуры для разделения жидких и газовых гетерогенных смесей. Основные конструкции аппаратов для осаждения в полях силы тяжести (отстойники для суспензий, эмульсий и пылей), центробежной силы (циклоны, гидроциклоны, отстойные центрифуги) и в электростатическом поле (электрофильтры); для фильтрования в полях сил тяжести, давления (фильтры) и центробежной силы ( фильтрующие центрифуги); для мокрой очистки газов. Сопоставление и рациональные области применения различных способов разделения гетерогенных смесей и соответствующих аппаратов. [1, с. 182 - 185, 197 - 210, 217 - 224, 226, 227, 228 - 245; 4, с. 9 – 30]. Лекции 35 - 37. Перемешивание в жидких средах Способы перемешивания, их назначение и сопоставление. Понятия об эффективности и интенсивности перемешивания. Расчет мощности, потребной для механического перемешивания. Конструкции основных типов механических мешалок, их сопоставление и рациональные области применения. [1, с. 246 - 258; 4, с. 35 – 39]. Лекции 37 - 40. Элементы гидродинамики двухфазных потоков с подвижной границей раздела фаз 15 Пленочное течение жидкостей: режимы течения пленок в условиях воздействия на них потока газовой фазы и без такого воздействия; распределение скоростей по сечению, средняя скорость и толщина пленки, стекающей ламинарно по твердой поверхности (вывод системы уравнений Навье-Стокса и неразрывности); понятия о захлебывании и брызгоуносе. Основные представления о барботаже. [1,с.111- 117]. СЕМИНАРЫ Семинар 1. Единицы измерения и размерности величин. Физические свойства и параметры жидкостей и газов. Гидростатика. [3, с. 9 - 13, примеры 1.1 - 1.5] Семинар 2. Гидростатика: основное уравнение гидростатики и его приложения. [3, с . 10, примеры 1.6 - 1.8] Семинар 3. Гидродинамика: уравнение расхода, режимы течения жидкости, критерий Рейнольдса. [3, с. 13 - 15, примеры 1.16 - 1.18] Семинар 4. Распределение скоростей по поперечному сечению канала. Уравнение Пуазейля. [1, с. 42-44] Семинары 5 - 6. Уравнение Бернулли и его приложения: принципы измерения скоростей и расходов потоков, расчет времени истечения и др. (с выводами расчетных зависимостей). [3, с. 15, примеры 1.19 - 1.23] Семинар 7. Гидравлическое сопротивление трубопроводов и аппаратов. [3, с. 18 - 26, примеры 1.24 - 1.26, 1.28] Семинар 8. Насосы: определение производительности, напора, мощности, максимальной высоты всасывания. [3, с. 64 - 67, примеры 2.1 - 2.4] Семинар 9. Характеристики насосов, их работы на сеть и выбор. [3, с.67, примеры 2.5, 2.6] Семинар 10. Расчетная (контрольная) работа по основам гидравлики и насосам. Семинар 11. Материальный баланс процессов разделения. Отстаивание. Расчет отстойной аппаратуры. [3, с. 89 - 93, примеры 3.1, 3.2, 3.6, 3.8] Семинар 12. Гидродинамика неподвижного слоя зернистых материалов. [1, с.101 – 106] Семинар 13. Гидродинамика псевдоожиженного слоя зернистых материалов. Фильтрование. [3, с. 101 - 104, 94 - 97, примеры 3.26 - 3.28, 3.11 - 3.13] Семинар 14. Фильтрование: расчет фильтров. [3, с. 94- 97, примеры 3.14 - 3.20] Семинар 15. Расчетная (контрольная) работа по гидромеханическим процессам. Семинар 16. Элементы расчета механических мешалок для жидкостей. Подведение итогов семестра. [3, с. 104, 106, примеры 3.30 - 3.31] АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Физико-химические методы анализа Краткие методические указания Учебные занятия по курсу физико-химических методов анализа состоят из лекций и лабораторного практикума , который студенты выполняют по маршрутной схеме . На лекциях излагается основной теоретический материал курса . Студентам рекомендуется систематически прорабатывать теорию методов по учебникам и конспектам лекций ( 2 ч. в неделю). Практикум включает лаборатории оптических, электрохимических и хроматографических методов анализа . В каждой лаборатории выполняется по четыре лабораторных работы . Допуск студента к практической части лабораторной работы предполагает знание её теоретических основ , аппаратуры , правил работы с ней и методики анализа . При домашней подготовке к ней необходимо оформить эти разделы письменно в лабораторном журнале , а также решить задачи . После прохождения каждой лаборатории 16 проводится коллоквиум , а после окончания лабораторного практикума — письменная итоговая контрольная работа и дифференцированный зачёт. Библиографический список Основной I. Практикум по физико-химическим методам анализа /Под ред .О.М.Петрухина.М .: Химия , 1987. 248 с. 2 . Основы аналитической химии . В 2 кн / Под ред . Ю.А.Золотова . М.: Высшая школа, 1996 3 . Васильев В.П. Аналитическая химия , Ч .2 . Физико-химические методы анализа . М . : Высшая школа , 1989 , 384 с . 4 . Крешков А .П . Основы аналитической химии. Кн .3. М.: Химия ,1970 . 472 с . 5 . Ляликов Ю .С . Физико-химические методы анализа. М .: Химия . 1974.536 с . 6 . Сборник вопросов и задач по физико-химическим методам анализа. Под ред. С.Л.Рогатинской ( 1. Оптические методы. 2. Электрохимические методы.. 3. Хроматографические методы ), МХТИ им.Д.И.Менделеева , М., 1983. 85с. 7. Лопатин Б.А. Теоретические основы электрохимических методов анализа . М .: Высшая школа , 1975. 295 с. 8 . Петрухин О .М. , Жуков А.Ф. Ионометрия/ МХТИ им..Д.И.Менделеева. М.,1979. 61 с. 9 . Оганесян Л.Б. Методические указания по кулонометрическому методу анализа / МХТИ им.Д.И.Менделеева, М., 1987 . 32 с . 10.Колосова И.Ф., Румянцева Н.Д., Слезко Н.И., Тимербаев А.Р. Хроматографические методы анализа: Учебное пособие/ МХТИ им.Д.И.Менделеева, М, 1988 . 86 с . 11 . Айвазов В.В. Основы газовой хроматографии. М.: Высшая школа,1977.183 с. 12 . Эндельгарт Х . Жидкостная хроматография при высоких давлениях . М .: Мир,1980.245 с 13 . Белявская Т.А. , Большова Т.А. Хроматографический метод анализа неорганических веществ . М .: Изд-во МГУ , 1970. 142 с. Дополнительный 14 . Пиккеринг У.Ф. Современная аналитическая химия . М .:Мир, 1977. 560 с. 15 . Фритц Дж . , Шенк Г .Количественный анализ М .: Мир , 1978 .557 с . 16 . Зайдель А .Н . Основы спектрального анализа . М .: Наука , 1965 .322 с . 17 . Полуэктов Н.С. Методы анализа по фотометрии пламени. М.: Химия, 1967 307 с. 18. Пешкова В.М. Громова М.И. Абсорбционная спектроскопия в аналитической химии . М .: Высшая школа , 1976. 280 с. 19 . Божевольнов Е.А. Люминисцентный анализ неорганических веществ . М : Химия , 1966 . 415 с. 20 .Кузнецов В.В. Применение органических аналитических реагентов в анализе неорганических веществ . МХТИ им.Д.И.Менделеева, М., 1972. 145 с. 21 . Зозуля А .П . Кулонометрический анализ . М .: Химия , 1965 . 104 с . 22 . Заринский В.А., Ермаков В .И.Высокочастотный химический анализ.М.:Наука,1970.200 с 23 . Никольский Б .Н . , Матерова Е .А . Ионоселективные электроды . Л .: Химия , 1980.240 с 24 .Вяхирев Д .А . , Шушунова А .Ф . Руководство по газовой хроматографии . М . : Высшая школа , 1975 . 302 с. 25 .Перри С., Амос Р. , Брюер П . Практическое руководство по жидкостной хроматографии М .: Мир , 1974 .260 с. 26 . Камман К. Работа с ионоселективными электродами .М. : Мир, 1980. 283 с . 27 . Чарыков Ф. К. Математическая обработка результатов химического анализа . Л .:Химия, 1984 . 168 с . ЛЕКЦИИ Лекция 1 . Введение в физико-химические методы анализа . Аналитический сигнал . Относительный характер ФХМА . Эталоны . 17 Лекция 2 . Оптические методы анализа. Классификация. Атомно-эмиссионный спектральный анализ. Термы. Уравнения Больцмана и Саха. Зависимость интенсивности спектральной линии от концентрации. Ионизация. Виды плазмы и источника возбуждения спектра. Лекция 3 . Блок-схема установки для спектрального анализа. Аппаратура . Качественный и количественный спектральный анализ. Метод фотометрии пламени. Лекция 4 . Электронная молекулярная спектроскопия. Закон Бугера-Ламберта-Бера и отклонения от него. Окрашивание аналитических форм. Молярный коэффициент погашения. Погрешности в фотометрии. Лекция 5 . Дифференциальная фотометрия. Анализ двухкомкомпонентных систем. Фототурбидиметрия и нефелометрия. Лекция 6 . Атомно-абсорбционная спектрофотометрия. Теоретические основы метода . Блоксхема установки. Люминесцентные методы анализа. Законы люминесценции. Зависимость интенсивности от концентрации. Гашение люминесценции . Лекция 7. Электрохимические методы анализа. Классификация. Кондуктометрические методы анализа: прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование . Аппаратура. Лекция 8. Кривые кондуктометрического титрования. Примеры кондуктометрических определений . Высокочастотная кондуктометрия. Краткая теория и особенности метода . Аппаратура . Кривые титрования . Лекция 9 . Потенциометрические методы анализа. Теоретические основы . Мембранный и диффузионный потенциал . Классификация электродов и методов. Прямая потенциометрия ( ионометрия ) и потенциометрическое титрование. Ионоселективные электроды ( ИСЭ ) . Классификация мембран. Коэффициент электродной селективности. Уравнение Никольского. Примеры ИСЭ . Способы определения концентрации с ИСЭ. Лекция 10 . Вольтамперометрические методы анализа. Сущность полярографии . Электроды Качественный и количественный анализ. Уравнение Ильковича . Современные направления развития полярографии . Аппаратура. Лекция 11. Амперометрическое титрование. Кривые титрования. Опреление предельного тока . Биамперометрическое титрование . Теоретические основы метода . Примеры. Лекция 12 . Электрогравиметрия. Внутренний электролиз. Кулонометрия. Классификация методов. Потенциостатическая кулонометрия и амперостатическая кулонометрия . Кулонометрическое титрование. Аппаратура. Лекция 13. Хроматографические методы анализа. Определение, цели и задачи хроматографии . Виды хроматографии. Общая теория хроматографии. Зависимость формы выходных пиков и пятен от изотерм сорбции . Коэффициент распределения. Скорость движения зоны вещества в колонке. Параметры удерживания. Селективность, эффективность, разделение . Лекция 14 . Эффективность хроматографического процесса. Уравнение Ван-Деемтера. Причины размывания зоны и её оптимизация. Газовая хроматография . Блок-схема газового хроматографа. Подвижная и неподвижная фазы и требования, предъявляемые к ним . Детекторы. Meтоды качественного анализа. Методы количественного анализа, поправочные коэффициенты . Лекция 15. Ионообменная хроматография. Сущность метода. Ионообменные смолы и их классификация . Особенности ионного обмена . Изотермы ионного обмена. Коэффициенты селективности. Обменная ёмкость и её виды. Аналитическое применение метода . Лекция 16 . Распределительная бумажная хроматография. Подвижная и неподвижная фазы . Виды хроматограмм . Качественный и количественный анализ . Достоинства и недостатки метода . Тонкослойная хроматография Лекция 17 . Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Особенности ВЭЖХ и её параметров . Сорбенты и элюенты. Аппаратура. Гель-хроматография. Общее уравнение. Особенности. Оптимизация хроматографического процесса. 18 Лекция 18. Выбор метода анализа. Метрологические и аналитические характеристики методов анализа. Алгоритм выбора метода анализа. Информативность и её использование при сравнении и выборе методов анализа . Лабораторные работы 1 . Оптические методы анализа Сб. задач [6], 1 часть 1.Пламенно-фотометрическое определение калия №№ 7,23,55,66,97 методом градуировочного графика 2. Пламенно-фотометрическое определение натрия №№ 12,19, 48, методом ограниченных растворов 64(3), 65(1) 3. Пламенно-фотометрическое определение кальция №№ 10,16,60, методом добавок 64(2), 65(2) 4. Флуориметрическое определение родамина 6Ж №№ 182,185,192,215,218 5. Флуориметрическое определение 2-нафтол-6,8№№ 184,192,207. дисульфокислоты 216,219 6. Фотометрическое определение ортофосфатов №№ 98,100,112 в виде фосфорномолибденованадиевой гетеро164,174 поликислоты 7. Определение меди в виде аммиаката методом №№ 99,118,141 дифференциальной фотометрии 166,173 8. Фотометрическое определение 2,4-динитрофе№№ 105,110,111167,171 нола 9. Фотометрическое титрование смеси цинка и №№ 117,144,148, магния раствором ЭДТА в присутствии эриохром чёрного Т №№ 165,175 10. Спектрофотометрическое определение редкозе №№ 120,125,136 мельных элементов с реагентом арсеназо III 163,168 11. Спектрофотометрическое определение 4-нитро№№ 122,126,139 анилина 161,172 12. Турбидиметрическое определение Cl-ионов в №№ 222,227,230 растворе 13. Турбидиметрическое определение сульфат№№ 240,242 ионов в растворе 2. Электрохимические методы анализа 1. Определение щелочности природных и промышленных вод методом потенциометрического титрования 2. Дифференцированное потенциометрическое титрование смеси фосфорной кислоты и дигидрофосфата натрия 3. Определение железа ( II) в присутствии железа (III) методом потенциометрического титрования 4. Потенциометрическое полуавтоматическое титрование смесей кислот 5. Ионометрическое определение нитрат-ионов 6. Дифференцированное кондуктометрическое титрование смеси ацетата натрия и гидроксида натрия 7. Кондуктометрическое титрование солей никеля 8. Определение содержания хлороводородной кислоты и фенола в сточных водах методом высокочастотного титрования 9. Кулонометрическое титрование кислот Сб.задач [6] 2 часть №№ 60,82 № 106 №№ 110,111 № 108 №№ 143,153 (а,б,в) №№ 33,34 №№ 33,34 №№ 61,64 №№ 280,283, 286 19 10. Определение тиосульфат-ионов биамперометрическим титрованием 11. Разделение и определение меди и цинка З.Хроматографические методы анализа 1. Количественный анализ смеси хлорметанов методом газожидкостной хроматографии 2. Хроматографическое определение воды в ацетоне 3. Анализ смеси уксусной кислоты ,.ацетата натрия и хлорида натрия методами ионного обмена и потенциометрического титрования 4. Разделение ионов железа(I,II) и меди (II) на катионите и их фотометрическое определение 5. Концентрирование на катионите ионов меди (II) и марганца (II) и их фотометрическое определение 6. Качественный и количественный анализ смеси аминокислот методом круговой бумажной хроматографии 7. Разделение ионов железа (III), кобальта(II) и никеля(II) методом бумажной хроматографии с последующим определением железа 8. Разделение органических красителей методом круговой бумажной хроматографии с последующим определением красителя " Кислотный фиолетовый С " 9 . Разделение арсеназо III и голубого декстрана на сафадексе методом гель-хроматографии и их определение фотометрическим методом 10. Разделение щавелевой кислоты и голубого декстрана на сафадексе методом гель-хроматографии и их определение №№ 391,392 № 197 Сб.задач [6] 3 часть №№ 21,79,91,92 №№ 11,95,90,93(1) №№ 9,255,296,301 №№34,265,292,298 №№35,277,291, 300 №№ 38,222, 234,238 №№ 40,235, 242,249 №№19,213, 242,248 №№ 21,182 207,211 №№ 11,201, 208,212 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Библиографический список 1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н.Электротехника. М.:Энергоатомиздат, 1985.551 с. 2. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. М.: Недра, 1973. 230 с. 3. Комиссаров Ю.А. и др. Электрические цепи синусоидального тока. Учебное пособие /РХТУ им.Д.И.Менделеева. М., 2004. 64 с. 4.. Комиссаров Ю.А. и др. Трехфазные (промышленные) цепи синусоидального тока. Учебное пособие /РХТУ им.Д.И.Менделеева. М., 2004. 64 с. ЛЕКЦИИ Лекция 1. Электрическая энергия и области ее применения. Роль электрификации страны в создании материально-технической базы. Значение курса электротехники в деле подготовки инженера химика-технолога. Теория электрических цепей переменного тока. Основные понятия и определения. Получение переменной синусоидальной электродвижущей силы. 20 Мгновенные, амплитудные, действующие и средние значения электрических величин, характеризующих переменный ток. Изображение синусоидальных функций времени векторами и комплексными числами. Понятие о векторных диаграммах. Параметры цепей переменного тока. [1, гл. 1, §1.7; гл.2, §2,2, 2.3, 2.17]. Лекция 2. Основные законы электрических цепей переменного тока (законы Ома, Кирхгофа). Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Цепь переменного тока с индуктивностью. Цепь переменного тока с емкостью. Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости. Резонанс напряжений. [1, гл. 2, § 2.4-2.6, 2.9, 2.11, 2.18, 2.19]. Лекция 3. Параллельное соединение сопротивлений. Проводимость электрических цепей переменного тока. Параллельное соединение катушки индуктивности и конденсатора. Резонанс токов. [1, гл. 2, § 2.13; 2.14]. Лекция 4. Коэффициент мощности и его экономическое значение. Способы улучшения коэффициента мощности. Понятие о многофазных системах переменного тока. Трехфазные цепи. Симметричные трехфазные системы. Основные способы соединений в трехфазных электрических цепях. Понятие о симметричном и несимметричном режимах работы трехфазных цепей. Мощность трехфазной цепи. [1, гл. 2, § 2.20; 2.21, гл.3,§3.1-3.7]. Лекция 5. Назначение и принцип действия трансформаторов. Коэффициент трансформации. Опыт холостого хода. Рабочий режим трансформатора. Схема замещения. Внешняя характеристика трансформатора.[1, гл. 8, § 8.1 - 8.6]. Лекция 6. Опыт короткого замыкания, КПД трансформатора. Трехфазные трансформаторы. Автотрансформаторы. Измерительные трансформаторы. [1, гл. 8, § 8.10-8.13]. Лекция 7. Принцип действия и устройство асинхронного электродвигателя. Вращающееся магнитное поле. Типы роторов. Синхронная частота вращения. Скольжение, ЭДС в обмотках статора и ротора асинхронного двигателя. Схема замещения. [1, гл. 10, § 10.1-10.11]. Лекция 8. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Электромагнитный момент. Максимальный и пусковой моменты. КПД и коэффициент мощности. Способы пуска электродвигателей. Способы регулирования частоты вращения приводных электродвигателей. [1, гл. 10, § 10.12 - 10.16; гл. 11, § 11.1 - 11.2]. Лекция 9. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Определение переходных процессов. Законы коммутации. Алгоритм расчета переходных процессов классическим методом. [1, гл. 4, § 1-4]. Лекция 10. Переходные процессы при подключении катушки с R,h под постоянное напряжение и при отключении от сети. Переходные процессы при включении и отключении от сети. R,C электрические цепи. Переходные процессы при последовательном соединении R,L,C при подключении и отключении от сети постоянного напряжения. [1, гл. 4, § 5-10]. Лекция 11.Периодические несинусоидальные ЭДС, токи и напряжения в электрических цепях. Принцип возникновения периодических несинусоидальных токов и напряжений. Способы представления несинусоидальных величин. Анализ линейных электрических цепей при несинусоидальном напряжении источника питания. . [1, гл. 5, § 1-5]. Лекция 12. Полупроводниковые приборы. Полупроводниковые диоды и транзисторы, устройство и принцип действия. Основные характеристики и параметры. Схемы включения. [2, гл. 5, § 5.1 - 5.7, гл.6, § 6.1 - 6.5]. Лекция 13. Выпрямление переменного тока. Однотактные и двухтактные схемы выпрямления. Сглаживающие фильтры (простейший емкостной и индуктивный , сложные фильтры). [2, гл. 12, §12.2 - 12.4]. Лекция 14. Полупроводниковые усилители низкой частоты. Коэффициент усиления. Выбор элементов схемы. Многокаскадные усилители.[2, гл.10, §10.1-10.4]. 21 Лекция 15. Двухкаскадный усилитель напряжения. Частотная характеристика. Эквивалентные схемы. Обратная связь в усилителях и ее влияние на основные характеристики. [2, гл.10, § 10.8 - 10.10].. Лекция 16,17. Электрическая аппаратура и схемы управления электроприводами.[1, §12.5, 12.6]; Основные параметры электрических печей. [5, гл. 11, с. 232, 234, 237 - 239] Лекция 18. Внутрицеховое электроснабжение. Цеховые трансформаторные подстанции. [1, гл.12, §12.8] Примечание. Лекции 1-8 читаются для всех групп, а лекции 9-16 - с учетом рабочих планов специальностей. СЕМИНАРЫ Библиографический список 1. Комиссаров Ю.А. и др. Сборник контрольных задач по электрическим цепям переменного тока для решения на ЭВМ. Учебное пособие. /РХТУ им.Д.И.Менделеева. М.,2000. 55 с. Семинар 1. Тема: "Анализ неразветвленных линейных однофазных электрических цепей переменного тока." Семинары 2 - 3. Тема: Анализ разветвленных линейных однофазных электрических цепей переменного тока". Семинары 4 - 5. Тема: "Анализ трехфазных электрических цепей".. Семинар 6. Тема: " Анализ работы однофазного трансформатора". Семинар 7-8. Тема: "Анализ работы трехфазных асинхронных двигателей". Лабораторные занятия Библиографический список 1. Рекус Г. Г., Чесноков В.Н. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. М.: Высш. школа, 1989. 239 с. - 2001.256 с. 2. Комиссаров Ю.А и др. Лабораторные работы по силовым и электрическим цепям переменного тока на ЭВМ. Учебное пособие /РХТУ им.Д.И.Менделеева.М.,2001.136 с. 3. Комиссаров Ю.А и др. Лабораторные работы по основам электротехники на ЭВМ. Учебное пособие /РХТУ им.Д.И.Менделеева.М.,2000.110 с. Работа 1. Измерение токов и напряжений приборами непосредственного отсчета в цепи постоянного тока. Измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра. Работа 2. Исследование разветвленной электрической цепи постоянного тока с линейными и нелинейными элементами. Работа 3. Неразветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями. Резонанс напряжений. Работа 4. Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями. Резонанс тока. Работа 5 . Трехфазные электрические цепи при соединении потребителей электроэнергии звездой и треугольником. Работа 6. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Работа 7. Выпрямительные устройства. Работа 8. Транзисторы и их применение в усилителях. Работа 9. Двухкаскадный усилитель с обратной связью на транзисторах. Работа 10. Катушка индуктивности с магнитопроводом. Работа 11. Однофазный магнитный усилитель. Работа 12. Однофазный трансформатор. Работа 13. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. 22 Работа 14. Электродвигатель постоянного тока. Работа 15. Трехфазный синхронный генератор. Работа 16. Трехфазный синхронный электродвигатель. Работа 17-18. Однофазные бесконтактные сельсины. КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА Библиографический список 1. Абраш М. Таинства программирования графики; Пер.с англ. Киев: ЕвроСИБ, 1996. - 384 с. 2. Аммерал Л. Машинная графика на языке Си. В 4-х т.: Пер. с англ. М.: Сол-Систем, 1992. 3. Бруно Бабэ. Просто и ясно о Borland C++; Пер. с англ. М.: БИНОМ, 1995. 400 с., ил. 4. Грайс Д. Графические средства персонального компьютера; Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 376 с.. 5. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Проектирование и расчет оптимальных систем технологических трубопроводов. М.: Химия, 1988. 357 с. 6. Линдли К. Практическая обработка изображений на языке Си; Пер. с англ. М.: Мир, 1996. 512 с. 7. Персональные ЭВМ в инженерной практике: Справочник/Т.Э.Кренкель, А.Г.Коган,А.М.Тараторкин. М.: Радио и связь, 1989. 336 с. 1. Прокофьев Б.П., Сухарев Н.Н., Храмов Ю.Е. Графические средства Turbo C и Turbo C++ /Под ред. Г.В.Генса, Ю.Е.Храмова. М.: Финансы и статистика, СП "Ланит", 1992. 160 с. 2. Трой Д. Программирование на языке Си для персонального компьютера IBM PC: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991. 432 с. 10. Уинер Р. Язык Турбо Си: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. 384 с. Структура курса В рамках курса рассматриваются различные аспекты современной компьютерной графики применительно к задачам науки и технологии. Студенты приобретают основные навыки разработки интерактивных вычерчивающих систем и графических банков данных, изучают основы параметрического программирования для задач компьютерной графики и научной визуализации. На лекциях студенты знакомятся с математическим аппаратом компьютерной графики, а также с современными графическими технологиями. На практических занятиях студенты изучают основы алгоритмизации и разработки графических программных систем средствами языка Турбо Си и его графической библиотеки BGI. Практическая часть курса состоит из трех этапов, на каждом из которых студенты получают задание, разрабатывают и сдают ведущему преподавателю вычерчивающие программы. Курс заканчивается сдачей зачета. Внимание! Студенты допускаются к сдаче зачета только при условии, что работающие версии разработанных ими программ вместе с исходными текстами сданы ведущему преподавателю или лектору потока! Максимальная сумма баллов за семестр - 100 баллов, нижняя граница для получения зачета - 55 баллов. Если сумма баллов - менее 55, необходимо провести собеседование с преподавателем. Темы лекций и практических занятий 1-я неделя Лекция. Введение. Цели, задачи курса. Роль компьютерной графики в развитии современных технологий. 23 Практическое занятие. Выдача заданий по теме: "Графические примитивы". 2-я неделя Лекция. Графическая интерпретация химико-технологических систем (ХТС). Условные графические изображения аппаратов и потоков, принципы компоновки схем на экране. Практическое занятие. Выполнение работы "Графические примитивы". 3-я неделя Лекция. Тела Платона. Практическое занятие. Выдача заданий по теме: "Установка ХТС". 4-я неделя Лекция. Геометрия молекул. Кристаллические решетки. Практическое занятие. Выполнение работы "Установка ХТС". 5-я неделя Лекция. Аффинные преобразования на плоскости. Параллельный перенос, поворот вокруг точки, поворот вокруг начала координат и произвольной точки. Симметрия. Практическое занятие. Выполнение работы "Установка ХТС" и таблицы перечня. 6-я неделя Лекция. Аффинные преобразования на плоскости. Сдвиг и гомотетия. Практическое занятие. Завершение работы над программами "Графические примитивы" и "Установка ХТС". 7-я неделя Лекция. Аффинные преобразования в пространстве. Аксонометрия. Практическое занятие. Выдача заданий по теме: "Структура молекулы. Аффинные преобразования". 8-я неделя Лекция. Аффинные преобразования в пространстве. Перспектива. Практическое занятие. Выполнение работы "Структура молекулы. Аффинные преобразования". 9-я неделя Лекция. Принципы научной визуализации. Обработка и графическое представление экспериментальных данных. Полином Лагранжа. Практическое занятие. Выполнение работы "Структура молекулы. Аффинные преобразования". 10-я неделя Лекция. Обработка и графическое представление экспериментальных данных. Сплайнаппроксимация. Практическое занятие. Выполнение работы "Структура молекулы. Аффинные преобразования". 11-я неделя Лекция. Мозаика Роджера Пенроуза. Практическое занятие. Завершение работы "Структура молекулы. Аффинные преобразования". 12-я неделя Лекция. Графика Корнелуса Маурица Эшера. Практическое занятие. Выдача индивидуальных и групповых заданий: чертеж емкостного аппарата и т.д., периодическая и непериодическая мозаика на плоскости, пространственная мозаика, каркасная анимация кристаллических решеток химических соединений, разработка интерактивных вычерчивающих систем для промышленного и художественного дизайна . 13-я неделя Лекция. Кривые Джузеппе Пеано. Фрактальная графика. Практическое занятие. Выполнение индивидуальных и групповых заданий. 14-я неделя 24 Лекция. Фракталы Бенуа Мандельброта. Практическое занятие. Выполнение индивидуальных и групповых заданий. 15-я неделя Лекция. Цвет и краски изображений пространственных форм на плоскости. Практическое занятие. Выполнение индивидуальных и групповых заданий. 16-я неделя Лекция. Условная освещенность пространственных форм в составе ХТС, создание иллюзии объема. Практическое занятие. Завершение работы над индивидуальными и групповыми заданиями. 17-я неделя Лекция. Гармония в пространственных формах: «золотое сечение». Практическое занятие. Итоговое. 18-я неделя Лекция. Обзор современных графических технологий. Практическое занятие. Сдача зачёта. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Библиографический список 1. Базаров М. П. Термодинамика. М., Высшая школа, 1991, 376 с. 2. Новиков И. И. Термодинамика. М.. Машиностроение, 1984, 592 с. 3. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика от тепловых двигателей до диссипативных структур. М,. МИР, 2002, 462 с. 4. Кеплен С. Р., Эссиг Э. Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов. М., МИР, 1986, 382 с. 5. Чечеткин А. В., Занемонец Н. А. Теплотехника. М., Высшая школа, 1986,344с. 6. Лейтес И. Л., Сосна М. X., Семенов В. П. Теория и практика химической энерготехнологии. М., Химия, 1988, 280 с. 7. Уэйлес О. Л. Фазовые равновесия в химической технологии. М., МИР, тт. 1 и 2, 1989, 664 с, ЛЕКЦИИ Лекция 1. Введение. Объект и методы исследования. Исходные положения и основные законы равновесной термодинамики. Лекция 2.Термодинамические функции и функционалы. Система дифференциальных уравнений для закрытой и открытой систем. Лекция 3. Анализ устойчивости равновесных состояний. Критерии тепловой, механической и химической устойчивости макросистемы. Критическое состояние вещества. Лекция 4. Системный расчет термодинамических функций неидеального газа на основе вириального уравнения. Лекция 5. Анализ равновесных процессов расширения - сжатия неидеального газа. Выбор эталонных процессов. Лекция 6, 7. Анализ превратимости внутренней энергии. Обобщенное выражение для КПД идеальных преобразователей энергии. Эксергетическая функция. Расчет термической и химической эксергии вещества. Термодинамические критерии оценки потенциала тепловых и материальных ресурсов. Лекция 8, 9. Локально - равновесное описание неравновесной макросистемы. Плотность субстанции и плотности потоков субстанции. Соотношения для расчета экстенсивных 25 характеристик и интегральных потоков массы, импульса, энергии и энтропии. Обобщенное уравнение баланса субстанции. Лекция 10. Принцип необратимости неравновесного процесса. Уравнение баланса энтропии. Диссипативная функция; определение и расчетные соотношения для несопряженных процессов течения вязких сред, процессов тепло- и массопереноса и химических реакций. Лекция 11. Линейная теория энергетически сопряженных процессов. Соотношения взаимности Онсагера. принцип симметрии Кюри, теорема Пригожина. Обобщенное соотношение для КПД сопряженных процессов. Приложения метода. Лекция 12. Нелинейная теория сопряженных процессов. Общие условия устойчивости стационарных состояний сильно неравновесной системы. Критерий эволюции Гленсдорфа - Пригожина. Метод кинетического потенциала и его приложения для анализа условий возникновения диссипативных структур на примерах турбулентности, тепловой конвекции, химических реакций с обратной связью, биохимических превращений. Лекция 13. Структура энергобаланса и системы энергообеспечения химического производства. Общие принципы и критерии эффективности сопряжения технологических и энергетических систем. Лекция 14. Анализ системы интегральных и кинетических соотношений для фиксированного контрольного объема. Методика использования этих уравнений для термодинамического анализа технологических и энерготехнологических производств. Лекция 15. Анализ комбинированных систем комплексного использования высокопотенциальных энергоресурсов термохимических процессов пиролиза углеводородов и конверсии метана. Лекция 16. Особенности энергообеспечения низкотемпературных процессов. Основные типы промышленных систем получения холода и трансформации тепла. Анализ схем комбинированного использования внутренних энергоресурсов для получения холода. Лекция 17. Энергетика разделения смесей. Комбинированное использования низкопотенциальных энергоресурсов для реализации энергоемких процессов разделения, сопряженных с тепловыми насосами и теплоиспользующими холодильными установками. Особенности технологии низкотемпературного разделения и сжижения газов. Лекция 18. Энергоэкономические критерии эффективности использования первичных и вторичных источников энергии. Обобщенные функции энергоэкономического анализа и понятие об основах системного подхода к оптимизации объектов энергоэкономического анализа. СЕМИНАРЫ Семинар 1. Расчет плотности, внутренней энергии, энтальпии и энтропии неидеальных газов на основе вириального уравнения состояния. Семинар 2. Расчет равновесных процессов расширения - сжатия неидеальных газов: адиабатного, изотермического и политропного. Семинар 3. Расчет и анализ неравновесных процессов сжатия неидеального газа в многоступенчатом турбокомпрессоре. Семинар 4. Расчет и сравнительный анализ неравновесных процессов внутреннего охлаждения газов (дросселирование и детандирование). Семинар 5. Низкотемпературные процессы сжижения и разделения газовых смесей, расчет минимальных и фиктивных затрат на охлаждение и разделение. 26 Семинар 6. Термодинамический анализ высокотемпературных термохимических процессов в топливной печи. Оценка внутренних энергоресурсов. Семинар 7. Сравнительный анализ необратимых циклических преобразователей, утилизирующих высокопотенциальные внутренние энергоресурсы химических производств. Семинар 8. Анализ сопряженной системы, утилизирующей низкопотенциальные тепловые ресурсы, на примере холодильных машин и тепловых насосов. Темы курсовых работ 1. Энергетический анализ мембранных процессов разделения газовых и жидких смесей. 2. Расчет фактических затрат энергии и анализ энергетических процессов ожижения газов. 3. Энергосберегающая система разделения газовых смесей с использованием тепловых насосов. 4. Энерготехнологические системы на основе топливных печей пиролиза углеводородного сырья, конверсии метана, термического обезвреживания отходов химических производств. 5. Энерготехнологические системы для разделения газовых смесей методом низкотемпературной парциальной конденсации. 6. Комбинированные системы получения холода и трансформации тепла (тепловые насосы), использующие низкопотенциальные тепловые ресурсы. 27 Учебное издание ЛИЧНАЯ КНИЖКА студента 3 курса дневного отделения ПЛАНЫ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ V семестра 2011/2012 учебного года Компьютерная верстка Е.Ю.Кодинцева Подписано в печать г. Формат 60х84 1/16. Бумага SvetoCopy Отпечатано на ризографе Усл. печ. л. . Уч. - изд. л. . Тираж 700 экз. Заказ . Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева. Адрес университета: 125047 Москва, Миусская пл., 9.