Путилов К.А. Термодинамика

Монография. — М.: Наука, 1971. — 376 с.: ил.В фундаментальной монографии профессора К.А. Путилова нашли отражение как общие вопросы термодинамики, так и ряд приложений, связанных главным образом с химическими проблемами; в ней широко использованы и статистические методы. Особого внимания заслуживают оригинальные исследования автора монографии по уточнению основных понятий и законов термодинамики, в том числе сформулированный К.А. Путиловым принцип термодинамической допустимости.Последовательность, доходчивость, нетривиальность и увлекательность изложения сочетаются в книге с научной строгостью и полнотой.Книга представляет большой интерес для научных работников, аспирантов, преподавателей вузов и студентов, связанных с физикой, теплофизикой, энергетикой, металлургией, химией и смежными отраслями науки и техники.Введение
Термодинамика.
Термодинамика и статистика.
Методы изложения термодинамики.
Предварительные сведения
Предмет термодинамики.
Понятия «тело» и «фаза» в термодинамике.
Простейшие параметры: масса, объем, давление.
Работа расширения.
Тепловое равновесие и температура.
Термодинамика идеальных газов.
Уравнение Ван-дер-Ваальса.
Уравнения Дитеричи, Бертело, Камерлинг-Оннеса.
Первое начало термодинамики. Теплота и работа
Дискуссии о первом начале.
Шесть формулировок первого начала.
Различные трактовки понятия тепла.
Историческая справка.
Статистическая интерпретация тепла.
Теплота и работа.
Классификация видов энергии.
Внутренняя энергия.
Второе начало термодинамики
Второе начало
Понятие о компенсации и шесть простейших формулировок второго начала.
Цикл Карно.
Рассуждение Клаузиуса о двух сопряженных машинах Карно.
Коэффициент полезного действия любого обратимого цикла.
Энтропия как сумма приведенных теплот. Аналитические формулировки второго начала.
О проблеме термодинамических неравенств.
Обратимые и необратимые процессы.
Равновесные и неравновесные процессы.
Обоснование термодинамических неравенств.
Уравнение и неравенство Клаузиуса.
Теорема о возрастании энтропии.
Два признака необратимости процесса.
Второе начало в трактовке Клаузиуса.
Второе начало в трактовке Больцмана.
Принцип положительной работы.
Логическое развитие второго начала. Теоремы о существовании энтропии и абсолютной температуры
О термодинамической аксиоматике.
Теорема о существовании энтропии.
Связанная энергия и абсолютная температура.
Теорема об элементе тепла.
Логическое развитие второго начала. Принципы, определяющие направление самопроизвольных процессов
Квазистатические процессы.
Термодинамическая неравновесность лабильных состояний.
Максимальная работа как условие равновесности процесса.
Принцип максимальной работы и принцип положительной работы в формулировках Вертело и Нернста.
Принцип максимальной работы и принцип положительной работы для термостатных процессов.
Квазиравновесные процессы.
Принцип максимальной и принцип положительной работы для адиабатных процессов.
Термодинамические величины и соотношения между ними
Некоторые частные производные от p, v, T, U и S.
Уравнение Клапейрона — Клаузиуса, уравнение Томсона и простейшие формулы для равновесия фаз.
Уравнение для элемента теплоты и формулы для теплоемкостей и адиабатных производных.
Вспомогательные таблицы термодинамических формул.
Некоторые формулы для вторых производных.
Классификация термодинамических величин.
Обобщенное уравнение Клапейрона — Клаузиуса и закон взаимности.
Статистические методы в термодинамике
Статистический смысл второго начала
Термодинамическая вероятность состояния.
Смысл больцмановской формулировки второго начала.
Флуктуации.
Определение термодинамической вероятности по методам Больцмана, Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака.
Метод Гиббса.
Опровержение ложной концепции тепловой смерти мира.
Статистический метод вычисления энтропии и других термодинамических величин. Квантовая теория твердых тел
Вывод формулы для энтропии.
Вывод e-теоремы Больцмана.
Сумма состояний и формулы, выражающие энтропию и свободную энергию через сумму состояний.
Обобщение основных формул на случай вырождения.
Сумма состояний по энергетическим уровням системы.
Эйнштейнова теория твердых тел.
Дебаевская теория твердых тел.
Обсуждение дебаевской теории твердых тел.
Квантовая и квазиклассическая теория газов
Расчленение энергии и энтропии газов на составляющие.
Составляющие энергии и энтропии, зависящие от поступательного движения молекул.
Методы экспериментального исследования энергетических уровней вращения молекул, колебания ядер и электронного состояния молекул.
Энергетические уровни вращения молекул и колебания ядер.
Вычисление составляющих энергии и энтропии, зависящих от вращения молекул и колебания атомных ядер.
Составляющие энергии и энтропии, зависящие от электронного состояния" молекул.
Квазиклассическая теория газов.
Квазиклассические формулы энтропии газов и химические постоянные.
Тепловой закон Нернста и эмпирическое вычисление энтропии и свободной энергии
Физический смысл закона Нернста.
Вычисление энтропии на основе закона Нернста и некоторые следствия закона Нернста.
Вычисление полного термодинамического потенциала (и свободной энергии) на основе закона Нернста.
Формула Нернста для давления насыщенного пара.
Эмпирическое вычисление энтропийных и химических констант и физический смысл этих величин.
Принцип термодинамической допустимости и связь эмпирического и теоретического способов вычисления химических постоянных.
Теория термодинамических потенциалов
Термодинамические потенциалы
Основы теории.
Физический смысл термодинамического потенциала.
Гиббсовские критерии равновесия.
Выводы закона термодинамического равновесия из принципа максимальной работы.
О понятии самопроизвольности процесса.
Вывод общей формулы термодинамических потенциалов.
Анализ общей формулы, определяющей термодинамические потенциалы. Четыре потенциала Гиббса.
Полные термодинамические потенциалы активированных систем.
Примеры термодинамических потенциалов пассивных систем.
Закон обратимого процесса и метод вычисления максимальной работы.
Парциальные величины и химические потенциалы
Некоторые замечания, касающиеся обоснования теории термодинамических потенциалов в книге Ван Лаара.
Парциальные величины.
К проблеме аддитивности в термодинамике.
Обоснование и анализ основного уравнения химической термодинамики.
Фазовое равновесие.
Мольные и удельные химические потенциалы.
Фундаментальные уравнения теории термодинамических потенциалов.
Мольнодолевые химические потенциалы.
О замене масс компонентов объемными концентрациями.
Уравнения Гиббса — Гельмгольца и Клапейрона — Клаузиуса
Фазовые равновесия и уравнение Гиббса — Дюгема
Законы смещения обратимых процессов. Уточненная неравенств («принципа») Ле Шателье — Брауна.
Химический потенциал идеального газа. Обобщение смеси газов, для идеальных растворов и для реальных.
Теоремы Гиббса об аддитивности и об энтропии смешения
Метод подобия в термодинамике
О связи теории соответственных состояний с некоторыми уравнениями состояния реальных газов.
О проверке законов соответственных состояний.
Дальнейшая проверка теории и попытки ее усовершенствования.
Последующее развитие теории соответственных состояний.
Заключение из сделанного обзора.
Условия термодинамического подобия.
О подобии в дебаевской области.
Термодинамика химических реакции
О возможных формах изложения. Принятые термины и обозначения.
Формула Кирхгофа и некоторые эмпирические соотношения для теплоемкостей.
О равновесном осуществлении реакции.
Ящик Вант-Гоффа и уравнение изотермы реакции.
Закон действующих масс и константа равновесия.
Обобщенная форма закона действующих масс.
Изотермическая теплота и изотермическая работа реакции.
Зависимость химического сродства от температуры.
Формула Кирхгофа для изотермической теплоты.
Уравнения Вант-Гоффа для изобары и изохоры реакций и адиабаты реакций.
Гетерогенные реакции.
Вычисление константы равновесия и полноты реакций.
О применении точных статистических и приближенных практических методов расчета.
Летучесть и активность
Летучесть.
Методы вычисления летучести.
Летучесть и термодинамические соотношения, аналогичные e-теореме Больцмана.
Активность.
Методы вычисления активности.
Коэффициенты активности для разных шкал концентраций.
Коэффициенты активности ионов.
Вычисление коэффициентов активности ионов по формулам теории электролитов.
ЛитератураТермодинамика, физическая и коллоидная химия, смежные вопросы: аннотированный список литературы