Fizyka ‐
Dział fizyki badający budowę i własności materii przy założeniu, że
cząsteczkowa
każde ciało składa się z dużej liczby bardzo małych cząsteczek. Czą‐
steczki te znajdują się w ciągłym chaotycznym ruchu, którego inten‐
sywność zależy od temperatury.
Termodynamika
‐
Bada jedynie makroskopowe własności ciał oraz makroskopowe zja‐
wiska, nie interesuje się ich obrazem mikroskopowym. Podstawą
termodynamiki są
zasady termodynamiki
.
Wielkości stosowane do opisu atomów i cząsteczek
(Względna)
Masa ‐
Stosunek masy atomu danego pierwiastka do 1/12 masy atomu
12
C.
atomowa
,
A
(Względna)
Masa ‐
Stosunek masy cząsteczki danej substancji do 1/12 masy atomu
12
C.
cząsteczkowa
,
r
M
Fizyka cząsteczkowa i termodynamika 1
Wielkości stosowane do opisu atomów i cząsteczek, cd.
Atomowa ‐
Jednostka masy równa 1/12 masy atomu
12
C.
jednostka masy
,
j
m
m
= ⋅
1,66 10 kg 1D
−
27
=
(dalton)
j
1D ≈
masa atomu wodoru.
Mol
‐ Ilość substancji zawierająca taką samą liczbę cząstek co 0,012 kg izo‐
topu
12
C. Wielokrotności i podwielokrotności: kilomol (kmol), mili‐
mol (mmol), mikromol (μmol).
Liczba ‐
Liczba cząstek w molu substancji.
Avogadra
,
A
N
‐
N
6,022 10 mol
23
−
A
Masa molowa
,
μ
‐ Masa mola substancji.
μ=
NAm
μ=
NMm
Fizyka cząsteczkowa i termodynamika 2
1
= ⋅
A r j
A r j
Stan układu
Układ
‐ Zbiór rozważanych ciał.
Stan równowagi
Stan, w którym układ może znajdować się dowolnie długo. W
Termodynamicznej
tym stanie wszystkie parametry stanu mają określone wartości
(stan równowagowy)
i nie zmieniają się.
Parametry stanu
Parametry fizyczne jednoznacznie określające stan równowagi
termodynamicznej.
Stan ‐
Stan, w którym niektóre parametry stanu nie mają określonej
nierównowagowy
wartości.
Jeżeli na osiach układu współrzędnych odkładamy wartości pewnych dwóch parametrów, to
każdy stan równowagi układu jest reprezentowany na wykresie przez punkt.
Fizyka cząsteczkowa i termodynamika 3
Przemiana
Przemiana ‐
Przejście układu z jednego stanu do drugiego (na ogół przez
(proces)
ciąg stanów nierównowagowych).
Przemiana ‐
Przemiana składająca się z ciągłego zbioru kolejnych stanów
równowagowa
równowagi. Rzeczywiste przemiany mogą być uważane za
(kwazistatyczna,
równowagowe, o ile zachodzą odpowiednio powoli.
odwracalna)
Wszystkie ilościowe rozważania termodynamiki dotyczą stanów równowagi i procesów od‐
wracalnych.
Fizyka cząsteczkowa i termodynamika 4
Energia wewnętrzna układu
Energia ‐
Całkowita energia tego ciała z wyłączeniem jego energii kinetycznej
wewnętrzna
jako całości oraz energii potencjalnej w zewnętrznych polach.
ciała
Stanowi sumę energii oddziaływań międzycząsteczkowych i we‐
wnątrzcząsteczkowych układu oraz energii ruchu cieplnego cząste‐
czek.
Energia wewnętrzna układu ciał jest równa sumie energii wewnętrznych każdego z tych ciał
oraz energii oddziaływania między elementami układu. Energia wewnętrzna jest
funkcją sta‐
nu układu.
Funkcja stanu ‐
Za każdym razem, gdy układ jest w danym stanie, funkcja stanu ma
układu
tę samą wartość, niezależnie od historii układu.
Energię wewnętrzną oznaczamy literą .
U
Fizyka cząsteczkowa i termodynamika 5