Равновесия в растворах электролитов. Раcчеты с mathcad. (2018) (1154113)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Д. Г. НАРЫШКИН,М. А. ОСИНА,В. Ф. ОЧКОВРАВНОВЕСИЯВ РАСТВОРАХЭЛЕКТРОЛИТОВРАСЧЕТЫ С MATHCADУЧЕБНОЕ ПОСОБИЕСАНКТПЕТЕРБУРГ • МОСКВА • КРАСНОДАР2018ББК 24.57я73Н 30Нарышкин Д. Г., Осина М. А., Очков В. Ф.Н 30Равновесия в растворах электролитов. Расчеты с Mathcad:Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2018. — 180 с.:ил. — (Учебники для вузов. Специальная литература).ISBN 9785811429134Учебное пособие состоит из двух частей. В первой части пособия рассмотреныосновные типы ионных равновесий в водных растворах.

Подробно разобраны алго'ритмы количественных расчетов кислотно'основных и гетерогенных равновесий врастворах электролитов, в том числе с применением математического пакета Mathcad.Главы первой части включают теоретический материал, многочисленные примерырешения задач с объяснениями, контрольные задания, которые могут бытьиспользованы студентами, изучающими курсы «Химия», «Физическая химия» привыполнении самостоятельных работ. Вторая часть пособия посвящена особенностямиспользования различных версий программы Mathcad применительно к решениюотдельных задач, связанных с расчетами химического равновесия в растворах электро'литов, в том числе прикладного характера.Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подго'товки и специальностям, входящим в УГС: «Химия», «Физика», «Химическиетехнологии», «Технологии материалов», «Техника и технологии строительства» идругим направлениям, где предусмотрен курс физической химии.

Книга такжепредставляет интерес для аспирантов, изучающих химию и интересующихся возмож'ностями использования компьютерной математики при рассмотрении фундамен'тальных и специальных вопросов химической науки.ББК 24.57я73Рецензенты:В. Ю. КОНЮХОВ — доктор химических наук, профессор,зав. кафедрой физической химии Российского химико'технологическогоуниверситета им. Д. И. Менделеева;Б.

М. ЛАРИН — доктор технических наук, профессор кафедры химиии химических технологий в энергетике Ивановского государственногоэнергетического университета.ОбложкаЕ. А. ВЛАСОВА© Издательство «Лань», 2018© Коллектив авторов, 2018© Издательство «Лань»,художественное оформление, 2018ПРЕДИСЛОВИЕСовременные компьютерные технологии и, в частности, средствакомпьютерной математики активно внедряются не только в исследовательскуюпрактику, но и в систему химического образования, правда, в основном в зарубежной учебной литературе.В русскоязычной учебной литературе по физической химии подход, в котором используются средства символьной математики в совокупности со средствами решения систем уравнений, представляемые математическим пакетомMathcad, практически отсутствует.Физическая химия базируется на достаточно сложном математическом ирасчетном аппарате, и часто решение реальной задачи вызывает у студентовзначительные трудности, поскольку, оказывается, не только в России «уровеньматематических знаний студентов по-прежнему вызывает серьезное беспокойство» [1].

Это приводит к тому, что приходится сознательно упрощать задачу вущерб ее химическому содержанию.В книге читатель не найдет традиционного описания законов, выводов уравнений — все это можно найти в «более солидных» изданиях. Отвечая на естественный вопрос — чем предлагаемое учебное пособие отличается от множествадругих, можно сказать: цель книги — показать эффективность примененияматематического пакета Mathcad при расчете равновесий в учебной и исследовательской практике. Помня высказывание Ньютона [2] о том, что «при изучениинаук примеры полезнее правил», мы приводим в книге много примеров, иллюстрирующих возможности компьютерной математики при проведении физикохимических расчетов.Поскольку метод исследования и алгоритм расчета должны быть в смысловом единстве с теоретическими представлениями о природе изучаемого объекта,исследование равновесного состава раствора, а следовательно, и расчет рН раствора, сводится:• к выявлению всех возможных процессов, протекающих в растворе, определению из них независимых реакций, то есть построению химической моделисистемы;• построению математической модели, то есть системы уравнений, в которуювойдут математические соотношения, описывающие все равновесия химичеПРЕДИСЛОВИЕ3ской модели системы, охарактеризованные соответствующими константамиравновесия, а также уравнения материального баланса и условие электронейтральности.

Естественно, число уравнений в системе должно равняться числунеизвестных в ней.Естественно также, что расчетный аппарат должен соответствовать выбранному алгоритму расчета. В первых трех главах книги использовался математический пакет Mathcad версий 11–15, ядро которых можно считать вполнеоптимизированным для эффективного решения многих вычислительных задач.Существенно, что математические соотношения, в частности, уравнения и системы уравнений, в среде Mathcad записывают в общепринятой форме.Математический пакет Mathcad получил мировое признание: область егоиспользования — многие отрасли естествознания. С конца 1990-х годов системыMathcad активно внедряются в учебные дисциплины ведущих университетовСША и Европы. В частности, параллельно с преподаванием физической химии вэтих заведениях идет преподавание основ работы в системе Mathcad, а выполнение расчетных задач по предмету предусматривает использование среды Mathcad.Отметим, что и преподавание основ работы в системе Mathcad, и выполнение расчетных задач по курсу «Химия», предусматривающее использование Mathcad,практикуются и в учебном процессе НИУ МЭИ.Средства компьютерной математики позволяют сделать акцент на сущностном подходе к решению реальных задач, позволяют избавиться от рутинных игромоздких расчетов, сосредоточив внимание на содержательном анализе задачи.Многие пользователи не спешат по ряду причин переходить на новую версиюMathcad — Mathcad Prime, но рано или поздно это придется, по-видимому, сделать, так как пакет Mathcad 15, скорее всего, не будет работать в будущих новыхверсиях Windows, а владелец Mathcad — корпорация PTC (www.ptc.com) перестанет поддерживать старую версию.

Поэтому в четвертой главе книги на примерахрешения прикладных задач химического равновесия описаны особенности двухверсий Mathcad — традиционного Mathcad 11–15, который использовался в решениях предыдущих глав, и нового — Mathcad Prime, который, с одной стороны,не имеет некоторых инструментов Mathcad 15, но, с другой, обладает некоторымипреимуществами. В этой главе книги будут рассмотрены решения задач в обеихверсиях пакета, что, как мы надеемся, поможет читателям, работающим с традиционным старым пакетом, перейти на использование нового пакета, оценивего преимущества.В тексте пособия и в Mathcad-документах можно встретить некоторые разночтения, хотя авторы стремились свести их к минимуму. Это связано с тем,что правила публикации формул в отечественной учебной и научной литературе требуют, чтобы латинские буквы в переменных были прописаны курсивом,а буквы кириллицы и греческого алфавита — прямым шрифтом.

Однако вматематических пакетах, в частности, в Mathcad допустимо менять шрифт уотдельных переменных, но нельзя саму функцию прописывать курсивом, апеременную или нижний индекс — прямым, и наоборот. Кроме того, в текстеи в Mathcad-документах имеются различные обозначения одного и того жеиона. Авторы, конечно, понимают, что при написании символа иона следуетиспользовать обозначение S2-, а не S-2, но орфография Mathcad допускает толькопоследний вариант.4РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. РАСЧЕТЫ С MATHCADЦель, которая стояла перед авторами — научить студента осмысленно использовать современные средства компьютерной математики для решения конкретных химических задач учебного и исследовательского характера.

Несмотряна то, что химия в целом остается экспериментальной наукой, решение большогокруга вопросов химии невозможно без обращения к математике и ее методам иприкладным разделам (численные методы, математическое моделирование, методы оптимизации и др.). Авторы надеются, что книга будет полезна студентамразличных направлений, учебный план подготовки которых предусматриваетизучение химических дисциплин и способствует формированию у них своего отношения к роли математики в химии.Пособие предназначено для студентов и аспирантов всех специальностей инаправлений, изучающих курсы «Химия» и «Физическая химия».

Оно являетсясущественным и неотъемлемым дополнением хорошего учебника, ибо базовыеданные представляют ценность только в том случае, когда их можно использовать в практических приложениях.Введение, главы 1–3 написаны к. х. н. Д. Г. Нарышкиным и к. х. н. М. А. Осиной, главы 4, 5 и приложение — д. т. н. В.

Ф. Очковым.ОБОЗНАЧЕНИЯВ приведенном ниже списке указаны часто встречающиеся в данном пособииобозначения физико-химических величин:С — концентрация частиц, моль·л-1С0 — начальная концентрация частиц, моль·л–1— относительная концентрация, безразмерная величинаСm — моляльная концентрация, моль·кг–1 Н2О[С] — равновесная концентрация частицс — теплоемкость, Дж · моль–1 · К–1 — степень диссоциации (доли, %)а — активность вещества или ионов — коэффициент активности± — коэффициент активности катионов и анионовс одинаковым зарядомI — ионная сила раствора — степень гидролиза (доли, %)Kа — термодинамическая константаKd — константа диссоциацииKаd — термодинамическая константа диссоциацииKh — константа гидролизаKаh — термодинамическая константа гидролизаKw — ионное произведение водыР — растворимость, моль · л-1, г · л-1ПР — произведение растворимостиr Н0 — стандартный тепловой эффект реакции, кДжf Н0 — стандартная теплота образования, кДж · моль-1r G0 — стандартная энергия Гиббса реакции, кДжf G0 — стандартная энергия Гиббса образования, кДж·моль-1r S0 — стандартная энтропия реакции, Дж · К-16РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги