PRAWA GAZU DOSKONAŁEGO
Prawo Boyle'a-Mariotte'a: pV=const, dla T=const
Prawo Gay-Lussaca:dla p=const, stała masa gazu o 1 K zwiększa swoją objętość o α.Vt=Vo+ αVot=Vo(1+ αt).V=const*T. Podobnie można wykazać, że gaz w stałej obj. V ogrzewany o 1 K zwięszka swoje ciśnienie o 1/273,16 części ciśnienia, jakie ma w 0 stopni: Pt=Po(1+t/273,16).
Kinetyczna teoria gazów: gaz stanowi zb. jednakowych, kulistych, doskonałych, sprężystych cząsteczek;cząstki gazu znajdują się w stanie ruchu postępowego; cząstak jedna nie działa na drugą puki się nie zderzą; ruch cząsteczek jest całkowicie bezładny, prostoliniowy pomiędzy zderzeniami cząstki mają różne prędkości.
Rów. van der Waalsa: (p+ a/v2)(v-b)=RT;
Rów. Berhelota: (p+ a/v2T)(v-b)=RT;
Rów.Clariusa: (p+ a/T(v+c)2)(v-b)=RT.
PrawoDaltona: (Pa+Pb+Pc)V=(na+nb+nc)RT→(Pa+Pb+Pc)V=nRT→Pa/P=na/n=Xa→Pa=P·Xa.
Prawo Ficka:
I prawo: dm=-DS.·dc/dx dt - ilość gazu dm dyfundując w czasie dt z jednej warstwy do drugiej odległej o dx jest wprost proprcjonalne do powierzchni s i gradientu stężeń -dc/dx.
II prawo: dc/dt=D·d2c/dx2.
TERMODYNAMIKA CHEMICZNA: energia wewnętrzna jest jednoznaczną funkcją stanu układu: dU=A(x,y)dx+B(x,y)dy.
I zasada termodynamiki: a) wielkości ekstensywne i intensywne: extens - zależne od ilości sub.i rosną ze wzrostem jej masy (V,U,H,S); ekstensywne są addytywne; intens - nie zależą od ilości substancji (p,t,T,d).
Równaie I zasada termodynamiki: ΔU=ΔQ+Δ(-W).
Procesy termodynamiczne: praca rozszerzania się dW=pdv→∫dw=∫pdv=-pΔV;
Procesy izochoryczne dla v=const. Jeżeli dv=0 to ΔU=ΔQ, co oznacza, że zmiana energii związana jest z pochłanianiem lub z wydzielaniem energii na sposób ciepła;
Procesy izobaryczne (p=const): W=pΔV.
Prawo Joule'a: jeżeli przy T=const zmieni się ciśnienie lub objętość gazu doskonałego to mimo tego jego energia (U) pozostaje bez zmian. Jeżeli ΔU=0 to |Q|=|W|→Q=W=RTln V2/V1=Rtln p1/p2=RT lnC1/C2, dla gazu rzeczywistego następuje zmiana energii wewnętrznej.
ENTALPIA:
1) Q=U+W…∂Q=dU+pdV+Vdp
2) Q=U+pV…∂Q=dU+pdV,ΔQ=ΔU+pdV=ΔH.
EFEKTY CIEPLNE: zmiany chemiczne w układzie powodują, że układ albo zwiększa wartość Q albo zmniejsza tą wartość, jest to kosztem ΔW lub ΔU.
Gaz doskonały - jednoatomowy, a więc energia dostarczona w czasie ogrzania przy V=const, a całość idzie na powiększenie energii kinetycznej ruchu postępowego: Cv=dEpost/dT=3/2·d(RT)/dT=3/2·R.
Prawo równomiernego podziału energii: każdy rodzaj ruchu można rozłożyć na niezależne ruchy składowe np. ruch postępowy punktu w przestrzeni ma 3 stopnie dla ciała o skończonych wymiarach dochodzą jeszcze 3 stopnie ruchu obrotowego; m=3+3=6. Na każdy stopień swobody przypada przeciętnie taki sam udział w ogólnej ilości energii.
Cp-Cv=R;Cv=m/2 · R;Cp=m+2/2 · R;κ=Cp/Cv=m+2/2.
Ciepło molowe ciał stałych:
Reguła Dulonga i Petita: ”ciepło atomowe wszytskich prostych ciał jest jednakowe i wynosi ok.6,4”;
Reguła Kappa-Neumanna: ”ciepło molowe stałych związków chemicznych = sumie ciepł atomowych pierwiastków składowych tzn.Cp=n·6,4”.
Biorąc pod uwagę wzór Lindemanna jasne są odchylenia od wzoru Dulonga-Petita dla Si,P,C.Te pierwiastki mają małe M i V. Termochemia - standardowe ciepło tworzenia zw.chemicznego;stan standardowy:założono,że wartość funkcji termodynamicznej dla 1 mola substancji prostej w 25 stopniach C i pod p=101325 Pa sa równe 0. Standardowe ciepło tworzenia zw.chemicznego jest równe ilości energii wymienionej na sposób ciepła przez uk.w którym zachodzi synteza 1 mla zw.chemicznego z substancji prostych w warunkach standartowych gdy v=const. Standard enatalpii tw. zw.chemicznych dotyczy przemian jak wyżej gdy p=const.
Prawo Hessa - pozwala obliczyć ciepło dowolnej reakcji ze stosunkowo niewielkiej liczby danych wyjściowych,są to zwykle ciepło tworzenia lub ciepło spalania.
ENTROPIA - dotyczy zjawisk odwracalnych.Czy proces może w danych warunkach przebiegać samorzutnie? Próba odp.na gruncie osiągania min.energii nie udaj się.Prócz minimalnej energii przemian trzeba uwzględnić także entropię przemiany.ΔS=Qodw./
T.III zasada termodynamiki - entropię można obliczyć jako wartość bezwzględna np. wg Lewisa i Roundolla III zasada: ” w temp 0 bezwzględnego entropia, wszytskich doskonałych sub. krystalicznych musi być jednakowa i przyjmuje że jest =0”.
Znaczenie ΔG (entalpii swobodnej): energia swobodna jest miarą tendencji do przebiegu przemian samorzutnych; jest miarą max.pracy procesu tzn.jest energią, która może być zamienna w inną formę pracy niż praca rozprężenia; jest kryterium równowagi:
ΔG=ΔH-TΔS. Uk chce uzyskać: min. energii, max. entropii.
Równanie Gibbsa-Helmoholtza: G = H-TS → G=H+T(∂G/∂T)p; F=U+T(∂F/∂T)v