zagadnienia(1), Biotechnologia PWR, Semestr 3, Chemia fizyczna - wykład, Materiały

//-->.pos {position:absolute; z-index: 0; left: 0px; top: 0px;}1.TERMODYNAMIKA CHEMICZNAa)UKŁAD– pewna sztucznie wydzielona część świata materialnego, która stanowi obiekt badań. Wszystko co znajdujesię poza układem toOTOCZENIE.•UKŁAD ZAMNKNIĘTY– brak przepływu masy między układem a otoczeniem.•UKŁAD OTWARTY– zachodzi przepływ masy między układem a otoczeniem.•UKŁAD IZOLOWANY– brak przepływu masy i energii między układem a otoczeniem.UKŁAD IZOLOWANY ADIABATYCZNIE– brak wymiany masy i ciepła między układem a otoczeniem, alezachodzi wymiana energii w innej postaci.•UKŁAD NIEIZOLOWANY– zachodzi przepływ masy lub energii między układem a otoczeniem.PARAMETRY STANU– wielkości fizyczne określające stan układu:3•ZMIENNE INTENSYWNE– zmienne niezależne od wielkości układu i jego masy (T [K], p [Pa], d [kg/m ], c3[mol/m ])3•ZMIENNE EKSTENSYWNE– zmienne zależne od wielkości układu i jego masy (m [kg], V [m ], n [mol])Dwa układy są IDENTYCZNE, gdy wartości wszystkich zmiennych stanu są dla obu układów jednakowe.Dwa układy są PODOBNE, jeżeli wartości zmiennych intensywnych są dla obu układów jednakowe.MOLOWA WIELKOŚĆ CZĄSTKOWA- pochodna cząstkowa ekstensywnej funkcji termodynamicznej względem liczbymoli składnikaiprzy ustalonych warunkach zewnętrznych oraz liczbach moli pozostałych składników.RÓWNOWAGA DIATERMICZNAb)I ZASADA DYNAMIKI– zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego, nieizolowanego, jest równa sumie energiidostarczonej do układu (+) i odprowadzonej z układu (-) pod jakąkolwiek postacią.∆,ł ó:PRACA– miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi. Praca będzie wykonana jeśli pozwala na toróżnica ciśnień.ENERGIA WEWNĘTRZNA– całkowity zasób energii układu. Ciepło reakcji w stałej objętości i stałej temperaturze.óIZOTERMA– T=const:ADIABATA POISSONA:,1ł: ∆,POJEMNOŚC CIEPLNA UKŁADU W STAŁEJ OBJĘTOŚCI– ilość ciepła jaką wymienia układ z otoczeniem przyjednostkowej zmianie temperatury w stałej objętości.Dla gazów doskonałych:3POJEMNOŚC CIEPLNA UKŁADU POD STAŁYM CIŚNIENIEM- ilość ciepła jaką wymienia układ z otoczeniem przyjednostkowej zmianie temperatury pod stałym ciśnieniem.,łc):ł:,,,,ENTALPIA UKŁADU– zawartość energii w układzie. Ciepło reakcji pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze.dla gazów doskonałych:Δ∆,PRAWA KIRCHOFFA– zależności pozwalające obliczyć ciepło reakcji w dowolnej temperaturze, gdy znane sąwartości ciepła tej reakcji w jednej temperaturze i postaci funkcji.,, ∆∆,∆,, ∆∆∆∆,PRAWO HESSA– wartości ciepła reakcji SA jednoznacznie określone stanem układu przed rozpoczęciem i pozakończeniu reakcji.∆∆∆....d)ENTROPIA– gdy układ zamknięty o temperaturze T, jednakowej w każdym jego punkcie, wymienia z otoczeniem wprocesie odwracalnym ciepło Qel, wówczas entropia tego układu zmienia się o wartość dS.1) Entropia dowolnego układu w dowolnym procesie może się zmieniać z powodu transportu entropii z otoczeniaoraz produkcji entropii wewnątrz układu.2) W procesach odwracalnych produkcja entropii jest równa 0. Sumaryczna zmiana entropii układu i otoczeniajest równa 0.3) W procesach nieodwracalnych produkcja entropii jest zawsze dodatnia i sumaryczna zmiana entropii układu iotoczenia jest większa od zera.4) W układzie izolowanym lub izolowanym adiabatycznie, mogą przebiegać samorzutnie tylko takie procesy, którezwiększają jego entropię. Entropia układu może maleć, jeżeli równocześnie zwiększa się entropia otoczenia.5) Jeżeli, to proces może przebiegać samorzutnie.TWIERDZENIE NERNSTA-PLANCKA– dla dowolnejsubstancji w postaci idealnego kryształu standardowaentropia w temperaturze 0 K równa jest zeru.°0,1,PRAWDOPODOBIEŃSTWO TERMODYNAMICZNE(W)– liczba sposobów, na jakie, przypisującposzczególnym cząstkom danego zbioru określonewartości położeń i pędów, zrealizować można układcharakteryzujący się określonymi wartościamizmiennych stanu p, V, T. Jest to miarauporządkowania układu w danym stanie i jest tymmniejsze im wyższy stopień uporządkowania.∆....e)ENERGIA SWOBODNA UKŁADU:ENTALPIA SWOBODNA UKŁADU:PRACA MAKSYMALNA– praca wykonana podczas izotermicznego rozprężania gazu w procesie niepowracalnym.Gaz wykona maksymalną pracę, gdy ciśnienie zewnętrzne będzie nieskończenie mało mniejsze od ciśnieniagazu w układzie - taka sytuacja jest stanem równowagi mechanicznej.RÓWNANIE DE DONDERA– gdy jedynym samorzutnym procesem jest reakcja chemiczna, produkcja entropii wukładzie musi być proporcjonalna do zmiany liczny postępu reakcji.POWINOWACTWO CHEMICZNE– miara samorzutności procesu.∆f)POTENCJAŁ CHEMICZNY– cząstkowa entalpia swobodna składnika.WARUNEK RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ:∑∑ ∑WARUNEK RÓWNOWAGI FAZOWEJ:FUNKCJE TERMODYNAMICZNE GAZU DOSKONAŁEGO:∆∆,°, ,/°ROZTWÓR DOSKONAŁY– roztwór, w którym potencjał chemiczny każdego składnika spełnia w całym zakresiestężeń zależność:,,, 01Standardowy potencjał chemiczny składnika roztworu można utożsamiać z potencjałem chemicznym czystegoskładnika.ROZTWÓR IDEALNIE ROZCIEŃCZONY– roztwór, w którym dla rozpuszczalnika spełniona jest, w zakresie dużychstężeń, zależność :,,, 01Dla pozostałych składników spełniona jest zależność:,,, 01ROZTWORY RZECZYWISTE– roztwory niedoskonałe.•ATERMICZNE:,,•PRAWIDŁOWE:,.IDEALNY UKŁAD ODNIESIENIA– hipotetyczny roztwór, który przy takim samym składzie chemicznym jak roztwórrzeczywisty zachowywałby się jak roztwór doskonały.,WSPÓŁCZYNNIK AKTYWNOŚCI SKŁADNIKA– różnica między realna wartościąhipotetyczną wartościąw idealnym układzie odniesienia.w roztworze rzeczywistym, a,°°g),STAŁA RÓWNOWAGI– współczynnik opisujący stan równowagi odwracalnych reakcji chemicznych.,,Δ°,Δ°,,ΔPOWINOWACTWO STANDARDOWE:ł:∑ lnW roztworach rzeczywistych:,,lnlnRÓWNANIA IZOBARY VAN’T HOFFA– stosowane do obliczenia ciepła reakcji na podstawie pomiarów stanówrównowagi, wykonanych w kilku temperaturach.1ΔΔ∑∑ΔΔΔREGUŁA PRZEKORY– jeżeli na układ znajdujący się w stanie równowagi działa jakiś czynnik zewnętrzny, topowoduje on naruszenie stanu równowagi w taki sposób, jaki częściowo osłabia działanie tego czynnika.PRAWO DZIAŁANIA MAS– w stanie równowagi chemicznej iloczyn ułamków molowych reagentów podniesionychdo potęg równych uch współczynnikom stechiometrycznym jest wielkością niezależna od stężenia tych reagentów izależną od temperatury i ciśnienia – STAŁA RÓWNOWAGI.…,OBLICZANIE STĘŻEŃ RÓWNOWAGOWYCH:∑2.UKŁADY JEDNOSKŁADNIKOWE I ODDZIAŁYWANIA MIĘDZYCZĄSTECZKOWEa)ROZKŁAD SZYBKOŚCI CZĄSTECZEK– pochodzi od Boltzmanna i Maxwella. Określa jaką część ogólnej liczbycząsteczek stanowią cząsteczki o określonej prędkości lub określonej składowej prędkości w danym kierunku.Liczba cząsteczek, których składowa prędkości x zawarta jest w przedziale [u, u+du], a składowe y i z mają wartościdowolne, wynosi:2Cząsteczek o składowej x zawartej w przedziale [u, u+du], składowej y zawartej w przedziale [v, v+dv] i dowolnejwartości składowej z jest:2Cząsteczek o sprecyzowanych wartościach wszystkich 3 składowych jest:,/,ę, więc4√Maksimum rozkładu Boltzmanna-Maxwella odpowiadaPRĘDKOŚCI NAJBARDZIEJ PRAWDOPODOBNEJ:/2Krzywa rozkładu nie jest symetryczna względem maksimum – przeważają cząsteczki szybkie. Stąd ŚREDNIAPRĘDKOŚĆ CZĄSTECZEKjest wyższa od prędkości najbardziej prawdopodobnej./8ROZKŁAD ENERGI CZĄSTECZEK:, więc3223√2://, ,2//PRĘDKOŚC ŚREDNIA KWADRATOWA:2/: :8: √3/CAŁKOWITA LICZBA ZDERZEŃ ZACHODZĄCYCH W JEDNEJ SEKUNDZIE:(σ - przekrój na zderzeniu)/4√2·22ŚREDNIA DROGA SWOBODNA– droga przebywana średnio przez pojedynczą cząsteczkę w gazie pomiędzy dwomazderzeniami.1√2√2√2LICZBA ZDERZEŃ JEDNEJ CZĄSTECZKI W CZASIE JEDNEJ SEKUNDY:8√2√2b)RÓWNANIE VAN DER WAALSA(dla 1 mola):TEMPERATURA BOYLE’A– temperatura, w której gaz rzeczywisty ma właściwości zbliżone do właściwości gazudoskonałego w granicy niskich ciśnień.DOŚWIADCZENIE JOULE’A– polegało na obserwacji zmian temperatury podczas adiabatycznego rozprężania gazuw wyniku różnicy objętości, bez wykonywania pracy do próżni. Gaz o właściwościach zbliżonych do doskonałego niezmieniał temperatury, a gaz rzeczywisty ochładzał się. Miarą zmiany temperatury jestWSPÓŁCZYNNIK JOULE’A:ł:ZJAWISKO JOULE’A-THOMSONA– zmiana temperatury gazu rozprężającego się w wyniku różnicy ciśnień.Temperatura gazu w doświadczeniu zmienia się znacznie – ochładza lub ogrzewa w zależności od wyjściowejtemperatury oraz różnicy ciśnień. Zjawisko to wykorzystuje się w technologii skraplania gazów rzeczywistych.Proces jestIZOENTALPOWY:H=constWielkość efektu cieplnego wyrażaWSPÓŁCZYTNNIK JOULE’A-THOMSONA::łZmiana znaku:zachodzi wTEMPERATURZE INWERSJI:ęęę:ężęż1STAN KRYTYCZNY– stan układu, w którym zanikają różnice we wszystkich fizycznych właściwościach faz, ciecz ipara nasycona staja się nieodróżnialne. Stan ten charakteryzują parametry krytyczne:,,.Sprężanie gazu prowadzi do skroplenia się gazu tylko w temperaturze niższej od krytycznej.PARAMETRY ZREDUKOWANE:ZMIENNE ZREDUKOWANE:3,,,:1/,WSPÓŁCZYNNIK ŚCIŚLIWOŚCI IZOTERMICZNEJ:1c)łENERGIE WEWNĘTRZNA:PRZEMIANY FAZOWE I RODZAJU– przemiany fazowe, które zachodzą pod danym ciśnieniem w ściśle ustalonejtemperaturze, przy czym wielkości fizyczne określone przez pierwsze i wyższe pochodne entalpii swobodnejwzględem temperatury i ciśnienia (, , , ,itd.) wykazują nieciągłość w temperaturze przemiany.PRZYKŁADY:Przemiany fazowe związane ze zmiana stanu skupienia (parowanie, sublimacja, topnienie)Wiele przemian polimorficznychPRZEMIANY FAZOWE II RODZAJU– przemiany, w których nieciągłości występują dopiero w II pochodnych.

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

kachorra.htw.pl