Программа модуля-дисциплины (Статистическая термодинамика) (стр. 4 )

5.1.  Лабораторный практикум

5.2.  Практические занятия

Раздел, тема модуля-дисциплины (код по 3.1 или 3.3 Программы модуля-дисциплины)	Номер работы	Тема занятия	Объем учебного времени з. е./час	Сроки – семестр, учебная неделя
Раздел I, тема 1	1	Предмет статистической термодинамики	1 час	I, 1
Раздел I, тема 2	2	Механическое описание молекулярной системы	1 час	I, 1
Раздел I, тема 3	3	Основные положения классической статис­тической термодинамики	1 час	I, 3
Раздел I, тема 4	4	Микроканоническое распределение Гиббса	1 час	I, 3
Раздел I, тема 5	5	Классическая статистика идеального газа	1 час	I, 7
Раздел I, тема 6	6	Каноническое распре­деление	1 час	I, 7
Раздел II, тема 1	7	Статистический расчёт термодинамических величин	1 час	I, 9
Раздел II, тема 2	8	Приближённое значение суммы по состояниям для простых молекулярных систем	1 час	I, 9
Раздел II, тема 4	9	Статистические расчёты энтропии	2 час	I, 11
Раздел II, тема 5	10	Вычисление термо­динамических свойств простейших систем	2 час	I, 13
Раздел II, тема 6	11	Статистический расчёт скорости химической реакции в модели переходного состояния	2 час	I, 17

5.3  Самостоятельная работа студентов

Раздел, тема модуля-дисциплины (код по 3.1 или 3.3 Программы модуля-дисциплины)	Номер работы	Виды самостоятельной работы студентов	Объем учебного времени з. е./час	Сроки – семестр, учебная неделя
Раздел I, тема 1-4	1	Выполнение контрольной работы №1	2 час	I, 5
Раздел II, тема 1,2	2	Выполнение домашней контрольной работы	4 час	I, 9
Раздел II, тема 5	3	Выполнение контрольной работы №2	2 час	I, 15

РАЗДЕЛ 6. ПРОЦЕДУРЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО, ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ И ОЦЕНИВАНИЯ ОСВОЕНИЯ МОДУЛЯ-ДИСЦИПЛИНЫ

6.1.Процедуры текущего, промежуточного контроля и оценивания освоения модуля - дисциплины

Мероприятия текущего и промежуточного контроля	Раздел, тема дисциплины	Сроки – семестр, учебная неделя	Максимальная оценка в рейтинговых баллах, утвержденная кафедрой*
Мероприятия текущего контроля, утвержденные кафедрой по согласованию с преподавателем			max баллов по текущему контролю, в т. ч…
Посещение практических занятий (n)			40
Выполнение самостоятельных ( контрольных мероприятий):
выполнение домашней самостоятельной работы			15
выполнение контрольной работы №1			25
выполнение контрольной работы №2			20
Итоговый результат текущего контроля (Rтек.) *	100 Max
Мероприятия промежуточного контроля освоения разделов модуля-дисциплины **			max баллов по промежуточному контролю 100*0.5
Зачет			100 Max
Итоговый результат промежуточного контроля (R промеж.)*	100*0.5
Итого : совокупный результат текущего и промежуточного контроля (Rтек.+ Rпром.)*	max. 100 баллов

6.2. Примерная тематика мероприятий промежуточного контроля)

Контрольные работы.

1.  В сосуде содержится 1023 молекул азота. Чему равно число степеней свободы такой системы? Чему равна размерность фазового пространства?

2.  Предложите формулы для расчёта заселенностей N0 и N1 двух энергетических уровней молекул идеального газа Больцмана с энергиями E0 = 0 и E1 = E и кратностями вырождения g0 и g1.

3.  Найдите выражение для внутренней энергии системы частиц, которые могут находиться в основном и возбуждённом электронных состояниях.

4.  Рассчитайте вероятность нахождения молекулы водорода (  = 4400 см-1) в основном колебательном состоянии при 1700 К.

5.  Рассчитайте температуру, при которой 10% молекул в системе будут находиться в первом возбуждённом состоянии, если это состояние на 400 кДж/моль выше основного состояния.

6.  Определите наиболее вероятную скорость для водорода и гелия, если температура равна 0°С.

7.  Рассчитайте мольные энтропию, внутреннюю энергию, энтальпию, энергию Гельмгольца и Гиббса молекулярного газообразного J2 при Т=500К и давлении 5 атм.

8.  Рассчитайте мольные энтропию, внутреннюю энергию, энтальпию, энергию Гельмгольца и Гиббса молекулярного газообразного HCl при Т=500К и давлении 10 атм.

9.  Рассчитайте мольные энтропию, внутреннюю энергию, энтальпию, энергию Гельмгольца и Гиббса молекулярного газообразного O2 при Т=400К и давлении 5 атм.

10.  Рассчитайте мольные энтропию, внутреннюю энергию, энтальпию, энергию Гельмгольца и Гиббса молекулярного газообразного H2 при Т=500К и давлении 3 атм.

11.  Рассчитайте мольные энтропию, внутреннюю энергию, энтальпию, энергию Гельмгольца и Гиббса молекулярного газообразного N2 при Т=500К и давлении 4 атм.

6.3. Процедуры итогового контроля и оценивания освоения модуля-дисциплины

Форма итогового контроля, определяемая кафедрой-координатором модуля	Максимальная оценка в рейтинговых баллах*
зачет	(Rитог.) – max. 100 баллов

6.4. Примерная тематика итогового контрольного мероприятия

Вопросы к зачету

1.  Рассчитать основные термодинамические характеристики пара магния в стандартном состоянии (Т=298.16°К; Р= 1атм), полагая что он является идеальным одноатомным газом.

2.  Вычислить S°298.16 для паров натрия в состоянии одноатомного идеального газа. go=2, M=22.9898.

3.  Определить приведённый изобарный потенциал для натрия (пар) при атмосферном давлении Р=1.0132×105Па и Т=1000°К.

4.  Определить ФТ=1000 для Br (пар) при атмосферном давлении. Сопоставьте расчётнуювеличину с табличной величиной из справочника. go=4, M=79.904.

5.  Вычислить стандартное значение энтропии N2: S°298.16 при 1 атм. go=1, M=28, r(N‑N)=1.0975×10-8cм, s=2.

6.  Вычислить стандартное значение энтропии SO2: S°298.16 при 1 атм. go=1, M=64.07, JA=12.3×10-40г×см2, JВ=73.2×10-40г×см2, JС=85.5×10-40г×см2, w1=1152см-1, w2=524см-1, w3=1361см-1, s=2.

7.  Дайте определение понятий микросостояние, фазовое пространство, функция статистического распределения.

8.  Что такое статистический ансамбль? С какой целью введено это понятие?

9.  Перечислите свойства микроканонического и канонического ансамблей.

10.  Сформулируйте основные допущения в методе Больцмана.

11.  Объясните, почему каноническое распределение Гиббса сохраняет свой смысл при переходе от классической модели вещества к квантовой.

12.  Для каких частиц применимы статистики Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна? При каких условиях эти статистики сводятся к статистике Больцмана?

13.  Почему сумму по состояниям с высокой точностью можно заменить её максимальным членом?

14.  Объясните, почему классическое приближение для суммы по состояниям поступательного движения частицы является практически точным?

15.  Определите понятие “число симметрии” для двухатомных и жёстких многоатомных молекул.

16.  Объясните, почему теплоёмкость одноатомного идеального газа не зависит от температуры, а газа, состоящего из двух - и многоатомных молекул, зависит?

17.  Какими экспериментальными методами можно определить молекулярные параметры, необходимые для расчёта термодинамических функций идеального газа.

6.5. Устанавливаемый кафедрой-координатором модуля коэффициент соотношения совокупного результата текущего и промежуточного, а также итогового контроля освоения модуля-дисциплины*

Коэффициент совокупного результата текущего и промежуточного контроля (от 0 до 1)	Коэффициент результата итогового контроля (от 0 до 1)
k тек. пром.= 0,5	k итог.=0,5

* Заполняется в случае применения системы балльно-рейтингового оценивания

6.6. Формула расчета кафедрой-координатором рейтинга результата освоения модуля-дисциплины ( Rмод.-дисц.)*

Rмод.-дисц.=(Rтек.+ Rпром.)´ k тек. пром . + Rитог.´ k итог.

* Заполняется в случае применения системы балльно-рейтингового оценивания

РАЗДЕЛ 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДУЛЯ-ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Рекомендуемая литература

Основная литература

1.  Жуковский главы статистической термодинамики. Свердловск. УрГУ. 1978.

2.  Жуковский -статистический анализ химических процессов. Свердловск. УрГУ. 1984.

3.  Смирнова статистической термодинамики в физической химии. М.: Высшая школа. 1982.

4.  Ягодовский термодинамика в физической химии. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2005.

Дополнительная литература

1.  Годнев термодинамических функций по молекулярным данным. М.: Гостехиздат. 1956.

2.  Еремин химической термодинамики. М.: Высшая школа. 1974.

3.  Карапетьянц термодинамика. М.: Химия. 1975.

4.  татистическая термодинамика. М.: Наука. 1977.

5.  Краткий справочник физико-химических величин. Под. ред. и . Л.: ЛГУ. 1983.

6.  Полторак по химической термодинамике. М.: Высшая школа. 1971.

7.  татистическая физика в примерах. М.: Мир. 1976.

8.  изика твёрдого тела. М.: Мир. 1979.

9.  авновесная и неравновесная статистическая механика. М.: Мир. 1978.

10.  Гиршфельдер Дж., олекулярная теория газов и жидкостей. М.: ИЛ. 1961.

11.  Задачи по термодинамике и статистической физике. / Под. ред. П. Ландсберга. М.: Мир. 1974.

12.  ведение в физику твёрдого тела. М.: Физматгиз. 1960.

13.  ермодинамика. М.: Мир. 1970.

14.  Сторонкин гетерогенных систем Ч. 1. Ленинград ЛГУ. 1967.

Методические разработки

1. , Зуев -термодинамические расчёты в среде математического пакета Maple V. Екатеринбург. УрГУ. 2001.

2. , Кропанев расчёт термодинамических функций. Свердловск. УрГУ. 1984.

7.2. Программное обеспечение

1. Математический пакет Maple 13.

7.3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Научная электронная библиотека eLIBRARY. RU. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://elibrary. ru/ Национальный фонд непубликуемых источников научно-технической информации (ВНТИЦентр). [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www. vntic. org. ru/ База данных "Сверхпроводимость".Сверхпроводники, манганиты, фуллерены, наноструктуры. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://perst. isssph. kiae. ru/ Банк данных РАДЭН содержит информацию по радиационным и энергетическим параметрам двухатомных молекул. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www. elch. chem. msu. ru/cgi-bin/raden/raden. cgi База "Термические константы веществ". [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www. chem. /cgi-bin/tkv. pl? show=welcome. html

РАЗДЕЛ 8. УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДУЛЯ-ДИСЦИПЛИНЫ

(текст с перечнем аудиторий, специализированного и лабораторного оборудования и т. д)

1.Компьютерные классы:

1.  Лаборатория компьютерных методов исследования в химии твёрдого тела (ком. 330). 10 компьютеров.

2.  Лаборатория компьютерных методов исследования перспективных материалов (ком. 334). 12 компьютеров.