Termodynamika 26/10/2015. Definicje. Układ i otoczenie. Typy układów. układ
|
|
- Gabriel Łukasik
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Termodynamika Definicje Termodynamika dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych efektów wszelkich przemian fizycznych i chemicznych, które wpływają na zmiany energii wewnętrznej analizowanych układów. Z greckiego thermo = ciepło Dział ten zajmuje się również efektami energetycznymi reakcji chemicznych, przemian z udziałem jonów, przemianami fazowymi, a nawet przemianami jądrowymi i energią elektryczną. Układ i otoczenie Typy układów układ układ granice granice otoczenie otoczenie 1. Otwarty, wymienia ciepło(energię), pracę i masę z otoczeniem 2. Zamknięty wymienia tylko pracę i energię z otoczeniem 3. Izolowany nie wymienia nic z otoczeniem 1
2 Podsumowanie Pytania sprawdzające: 1.Układ zamknięty zawiera 2 g lodu. Następne 2 g lodu są dodane do układu. Jaka jest końcowa masa układu? 2.Izolowany układ ma początkową temperaturę 30 o C. Układ ten umieszczono nad palniku (temp. ok.1000 o C) i utrzymano w tej pozycji przez 1 godzinę. Jaka jest końcowa temperatura układu? Faza, rodzaje, parametry stanu Faza jest to część układu spełniająca następujące wymagania: Właściwości każdego elementu objętości w obrębie fazy są jednakowe Istnieje granica dzieląca fazy układu, na której występuje skokowa zmiana właściwości. Rodzaje faz: gazowa, ciekła, stała; jednoskładnikowa, wieloskładnikowa. 2
3 Z termodynamicznego punktu widzenia stan układu jest zdefiniowany przez zbiór warunków które dokładnie i jednoznacznie określają wszystkie właściwości układu. Należą do nich: temperatura (T) ciśnienie (p) skład (jakościowy i ilościowy t. j. liczbę moli każdego ze składników układu (n) i stężenie składników w układzie (c)) stan fizyczny (gaz, ciecz, ciało stałe) każdego ze składników układu liczba faz (f) objętość (V) Te wielkości nazywane są parametrami stanu. Zbiór parametrów stanu określają pewne funkcje zwane funkcjami stanu. Różne stany fizyczne wody i ich właściwości Lód (ciało stałe) Woda (ciecz) Para wodna (gaz) Energia, ciepło Energia (U) jest wielkością fizyczną przedstawiającą zdolność układu (obiektu) do wykonania pracy lub wymiany ciepła. Sumę wszystkich rodzajów energii cząsteczek w układzie nazywa się energią wewnętrzną. Jednostka J. Ciepło (Q) jest formą energii przekazywaną z jednego układu do drugiego. Układ pierwszy charakteryzuje wyższa temperatura natomiast drugi niższa. Ciepło zawsze przepływa z układu o wyższej temperaturze do układu o niższej temperaturze nigdy odwrotnie. Jednostka J. Prawo zachowania masy i energii Wiele eksperymentów wykazało, że wszelka energia czy masa zaangażowana w jakąkolwiek reakcję chemiczną czy przemianę fizyczną pojawia się w jakiejś formie po reakcji lub przemianie. Np. chemicznie Mg + Cl 2 MgCl 2 Masa substratów: Mg = 24 g/mol; 2Cl = 2x 35.5 g/mol; całość = 95 g/mol Masa produktów MgCl 2 = 95 g/mol Fizyczne; E = mc 2 Prawo zachowania masy po przekształceniu Einsteina Podczas przemian zachodzących w układach zamkniętych (takich, które nie wymieniają z otoczeniem ani masy, ani energii) suma mas i masowych równoważników wszystkich form energii jest stała. Można to też przedstawić następująco: Energia nie może być stworzona lub zniszczona podczas reakcji chemicznej lub przemiany fizycznej. Jedna forma energii jest przekształcana w drugą. 3
4 Praca (W) - równa jest energii jaką układ termodynamiczny wymienia z otoczeniem przy zmianie swoich parametrów makroskopowych (objętość, położenie, natężenie pola, itp. ). Pracą jest np. działanie układu wywołujące w otoczeniu przesunięcie tłoka, przepływ prądu elektrycznego. W termodynamice chemicznej praca najczęściej jest związana ze zmianą objętości układu w wyniku działania zewnętrznego ciśnienia lub działająca w kierunku przeciwnym do kierunku działania ciśnienia. Jednostką pracy jest J. W = F. D F- siła [N] D- przesunięcie [m] Praca objętościowa W = p. ΔV 4
5 Energia wewnętrzna układu (U) jest to całkowita energia układu. Jest to suma wszystkich udziałów energii kinetycznej, potencjalnej wszystkich atomów, jonów i cząsteczek tworzących układ. Energia wewnętrzna jest funkcją stanu. Energię wewnętrzną układu można zmienić poprzez wykonanie na nim pracy lub przez jego ogrzanie. Po wykonaniu tych czynności na układzie energia układu zostaje zmagazynowana w postaci dodatkowej energii kinetycznej i potencjalnej cząsteczek (np. w gazie zwiększa się ich szybkość poruszania). W podobny sposób w przypadku utraty energii przez układ np. poprzez jego oziębienie cząstki układu zmniejszają swoją energię kinetyczną i potencjalną (np. w gazie poruszają się wolniej). Z powodu zbytniego skomplikowania całkowita energia wewnętrzna układu jest trudna do zmierzenia. Natomiast można mierzyć jej zmiany (ΔU) poprzez określenie energii dostarczonej do układu lub utraconej przez niego na sposób ciepła lub pracy. Zmagazynowana energia chemiczna może być uwolniona przez związek chemiczny podczas zmian chemicznych takich jak spalanie lub metabolizm. Reakcje w których energia jest uwalniana na sposób ciepła nazywane są egzotermicznymi. Węglowodory takie jak metan główny składnik gazu ziemnego i oktan składnik benzyny ulegają spaleniu przy dostępie nadmiaru tlenu do CO 2 i H 2 O. CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O + Q Ta reakcje uwalnia energię w postaci ciepła, Q. Ilość ciepła przedstawiona na tym wykresie jest związana z reakcją chemiczną i ilością moli substratów i produktów określoną poprzez współczynniki reakcji. 5
6 Reakcje endotermiczne Proces w którym dochodzi do absorbowania energii z otoczenia nazywa się endotermicznym. Dla tego typu reakcji końcowy poziom energii jest wyższy od poziomu początkowego. Reakcja pomiędzy stałym Ba(OH) 2 8H 2O i nadmiarem stałego NH 4NO 3 Proces rozpuszczania jest procesem tak endotermicznym i obniża znacznie temperaturę. Gdy więc umieścimy kolbę z mieszaniną reagentów na mokrym kawałku drewna, woda zamarza i przytwierdza kolbkę do drewna. Fig. Przykład endotermicznej reakcji. Egzotermiczny proces Zamarzanie wody Fermentacja z wykorzystaniem kwasu mlekowego (kiszenie ogórków, kapusty, kwaszenie mleka, śmietany) Fermentacja octowa Grillowanie (spalanie węgla w tlenie) Mieszanie siarczku sodu z wybielaczem Rdzewienie stali Mieszanie wody z mocnym kwasem Spalanie benzyny w silniku samochodowym Przepłukiwanie rur udrażniaczem (Kret) Trwała ondulacja z wykorzystaniem reakcji redukcji (proces z tioglikolanem amonu, a później nadtlenek wodoru i lanolina) Endotermiczny proces Topnienie wody Konwersja lodu w parę wodną Parowanie wody Rozpuszczanie cukru w szklance z gorącą wodą Pieczenie (chleba, ciast) Gotowanie (jajka, smażenie kotletów) Mieszanie wody z azotanem amonu Otrzymywanie metanolu z wody i CO 2 Prostowanie włosów Kwasowa trwała ondulacja wymagająca podgrzania włosów lub też te wykorzystujące siarczek amonu czy wodorosiarczek amonu Test: 1. U organizmów samożywnych przemiany biochemiczne są: a) zawsze endoenergetyczne b) egzo- i endoenergetyczne c) zawsze obojętne energetycznie. d) zawsze egzoenergetyczne 2. Spalanie cukru w organizmie jest: a) Reakcją egzoenergetyczne b) Reakcją obojętną energetycznie c) Reakcją endoenergetyczną d) Brak prawidłowej odpowiedzi. Technologia self heating aplikacji kosmetyków 6
7 I zasada termodynamiki Pierwsza zasada termodynamiki określa zależność zmiany energii wewnętrznej od dostarczonego ciepła i pracy. U = Q + W U - zmiana energii wewnętrznej ciała/układu Q ciepło dostarczone do ciała/układu W -praca wykonana nad ciałem/układem Treść tego wzoru (a więc i I zasady termodynamiki) można przedstawić w postaci sformułowania: Zmiana energii wewnętrznej ciała lub układu ciał jest równa sumie dostarczonego ciepła lub pracy wykonanej nad ciałem lub układem ciał. Zmiana energii wewnętrznej układu może się odbyć jedynie na sposób ciepła lub pracy. U = Q + W Przykłady: 1. Proste zastosowanie wzoru Podczas prasowania żelazko podgrzało tkaninę energią 200 J, a w wyniku tarcia została do niego dodatkowo dostarczona energia 10 J (zakładamy, że nie było ubytków ciepła). W rezultacie energia wewnętrzna tkaniny wzrosła o: U = Q + W = 200 J + 10 J = 210 J 2. Podgrzewanie ciała, bez wykonywania pracy Podczas podgrzewania ciała bez wykonywania pracy (np. podczas podgrzewania wody na herbatę) mamy: Q > 0 (bo ciepło jest dostarczane do ciała / układu) W = 0 (bo praca nie jest wykonywana ani przez siły zewnętrzne, ani przez układ) U = Q + 0 = Q > 0 - energia wewnętrzna układu wzrasta (czyli najczęściej także wzrasta temperatura). 7
8 3. Oziębianie ciała, bez wykonywania pracy Podczas oziębiania ciała bez wykonywania pracy (np. podczas chłodzenia masła w lodówce) mamy: Q < 0 (bo ciepło jest odbierane od ciała / układu) W = 0 (bo praca nie jest wykonywana ani przez siły zewnętrzne, ani przez układ) U = Q + 0 = Q < 0 - energia wewnętrzna układu maleje (czyli najczęściej także maleje temperatura). 4. Podgrzewanie ciała z wykonywaniem pracy przez siły zewnętrzne Podczas podgrzewania ciała wraz z wykonywaniem pracy (np. podczas uderzania młotem kowalskim w kawał żelaza ogrzewany w palenisku w kuźni) mamy: Q > 0 (bo ciepło jest dostarczane do ciała / układu) W > 0 (praca jest wykonywana siły zewnętrzne - kowala) U = Q + W > 0 - energia wewnętrzna układu rośnie (w opisanym przykładzie rośnie temperatura żelaza). Entalpia układu Ciepło przemiany chemicznej przebiegającej pod stałym ciśnieniem równe jest zmianie entalpii układu (H). Wartości bezwzględnych entalpii i energii wewnętrznej układu nie można wyznaczyć bezpośrednio. Z tego względu przyjęto konwencję względnego układu odniesienia tzw. stanów standardowych. A obliczone wartości są określane jako zmiany. Standardowe ciepło tworzenia związku chemicznego pod stałym ciśnieniem (ΔH 0 tw) nazywane jest entalpią standardową. Entalpia jest funkcją termodynamiczną i jednocześnie funkcją (parametrem) stanu. Wartości funkcji termodynamicznych 1 mola substancji prostej (pierwiastków), trwałej w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem Pa (warunki standardowe), są równe zero. Termodynamiczny standardowy stan danej substancji jest to jej najbardziej stabilna, czysta forma występująca w standardowych warunkach. Ciśnienie jedna atmosfera (1013 hpa, 760 mm Hg) i w specyficznej temperaturze (25 C or 298 K). Przykłady stanów skupienia pierwiastków w 25 C: wodór gaz, bezbarwny, diatomowy, H 2(g) ; rtęć ciecz, srebrzysta, metal, Hg (l) ; Sód ciało stałe, srebrzysto białe, metal, Na (s) ; Węgiel ciało stałe, szaro-czarne, niemetal, C (grafit). TERMODYNAMICZNY STAN STANDARDOWY, TSS TSS 8
9 1. Jeżeli czysta substancja w TSS jest w postaci cieczy lub ciała stałego to jej stan TSS jest cieczą lub ciałem stałym. 2. Ciśnienie czystego gazu w TSS jest równe 1 atm, natomiast dla mieszaniny gazów ich suma ciśnień cząstkowych musi być równa 1 atm. 3. Dla roztworów wodnych, TSS odnosi się do stężenia 1 mol/l. TSS - zasady Wybierz odpowiedź/ odpowiedzi dotyczące TSS: Odpowiedź Quiz Substancja rozpuszczona/ mieszanina Warunki a) NaOH (aq) C = 0.1 M/L b) mieszanina O 2 i N 2 P o2 = 0.7atm; P N2 = 0.3atm c) mieszanina He i Ar P o2 = 0.8 atm; P N2 = 1.3atm d) HCl aq C = 1 M/L Zmiana standardowej entalpii, H 0 rxn, dla danej reakcji: Dla ułatwienia porównania i w tabelach dotyczących termochemicznych lub termodynamicznych zmian zmiany standardowe są oznaczone poprzez zero w indeksie górnym np. H 0. substraty produkty dotyczy H gdy określona ilość moli substratów wszystkich w standardowych stanach zostanie przekształcona w określoną ilość moli produktów wszystkich występujących STANDARDOWA ZMIANA w standardowych stanach. H 0 rxn, 9
10 Prawo Hessa Standardowa molowa entalpia tworzenia, H tw0, substancji jest zmianą entalpii dla reakcji w której 1 mol substancji w standardowym stanie jest tworzony z pierwiastków będących w ich standardowych stanach. Wartość H tw0 dla każdego pierwiastka w ich standardowym stanie jest równa 0. Niezależnie od tego, czy reakcja chemiczna przebiega od stanu początkowego do stanu końcowego bezpośrednio czy przez reakcje pośrednie, całkowity efekt cieplny reakcji jest w obu przypadkach taki sam. Standardowa molowa entalpia tworzenia Prawo to wykorzystuje się do wyznaczenia nieznanych efektów cieplnych reakcji chemicznych na podstawie innych reakcji, dla których znane są efekty cieplne. W obliczeniach można również wykorzystać stabelaryzowane wartości standardowych molowych entalpii tworzenia (ΔH tw ) lub standardowych molowych entalpii spalania (ΔH sp )(dla substancji organicznych) : ΔH 0 reakcji = Σ (n i ΔH 0 tw ) produkty Σ (n i ΔH0 tw ) substraty ΔH 0 reakcji = Σ (n i ΔH 0 sp ) substraty Σ (n i ΔH0 sp ) produkty Obliczyć standardową entalpię reakcji spalania etanu. Rozwiązanie. W zadaniu mowa jest o reakcji: Zgodnie z prawem Hessa efekt cieplny reakcji spalania metanu pod stałym ciśnieniem (entalpia reakcji) nie zależy od drogi przemiany, a jedynie od stanu początkowego i końcowego układu. Stąd reakcję spalania można przeprowadzić na innej drodze, a efekt cieplny reakcji będzie ten sam. Dogodnym sposobem przeprowadzenia reakcji będzie rozkład substratów reakcji na pierwiastki i synteza produktów reakcji z pierwiastków. Należy pamiętać, że entalpia rozkładu związku chemicznego jest równa, co do wartości bezwzględnej entalpii tworzenia, a przeciwna, co do znaku. 10
11 Zatem można zapisać trzy etapy: 1. rozkład 1 mola etanu na pierwiastki; entalpia tworzenia etanu wynosi 84,60 kj/mol 2. synteza 2 moli dwutlenku węgla z węgla i tlenu; entalpia tworzenia CO 2 wynosi kj/mol 3. synteza 3 moli wody w stanie pary; entalpia tworzenia H 2 O (g) = -241,60 kj/mol Dodając równania stronami wraz z entalpiami oraz redukując wyrażenia podobne otrzyma się w wyniku reakcję: Spalaniu 1 mola etanu towarzyszy entalpia ΔH r = -1426,46 kj. Znak minus oznacza, że układ traci energię, a więc jest to reakcja egzotermiczna. Rozważ następującą reakcję: C (grafit) + 1/2 O 2(g) CO (g) H 0 rxn =? Zmiana entalpii dla tej reakcji nie może być zmierzona dokładnie. Nawet gdy CO (g) jest dominującym produktem reakcji grafitu z ograniczoną ilością O 2(g), pewna ilość CO 2(g) jest zawsze tworzona. C (grafit) + O 2(g) CO 2(g) ΔH 0 rxn = kj/mol rxn (1) CO (g) + ½ O 2(g) CO 2(g) ΔH 0 rxn = kj/mol rxn (2) 11
12 C (grafit) + O 2(g) CO 2(g) ΔH 0 rxn = -393,5 kj/mol rxn (1) CO 2(g) ½ O 2(g) + CO 2(g) ΔH 0 rxn = +283,0 kj/mol rxn (2) ΔH 0 rxn = - 110,5 kj/mol rxn Na zmianę entalpii układu można popatrzeć na dwa sposoby: Jeżeli reakcja jest egzotermiczna produkty mają mniejszą entalpię od entalpii substratów. Wówczas tworzenie produktów jest uprzywilejowane i reakcja przebiega w stronę ich tworzenia (czyli w prawo), ΔH tej reakcji jest ujemna. Jeżeli reakcja jest endotermiczna wówczas substraty reakcji maja mniejszą entalpię od produktów i tworzenie produktów jest nieuprzywilejowane natomiast uprzywilejowane jest tworzenie substratów i w związku z tym reakcja biegnie w stronę ich tworzenia (reakcja w lewo). ΔH tej reakcji jest dodatnia. Oblicz zmianę entalpii dla następującej reakcji i określ czy reakcja jest endo- czy egzotermiczna. Standardowe entalpie of tworzenia Związek ΔH 0 MgCl 2(s) -642 kj/mol H 2O (l) -286 kj/mol MgO (S) -602 kj/mol HCl (g) -92 kj/mol Określając zmiany energii związane z chemicznym lub fizycznym procesem stosujemy eksperymentalna technikę zwaną kalorymetrią. Jest ona oparta na obserwacji zmian temperatury gdy układ absorbuje lub uwalnia energię na sposób ciepła. Zmiany temperatury zaś są związane bezpośrednio z badanym procesem chemicznym lub fizycznym. 12
13 Ciepło właściwe substancji ilość ciepła potrzebna do zwiększenia temperatury 1 g substancji o 1 stopień celsjusza lub 1 kelwin bez zmiany stanu skupienia tej substancji. Badanie ciepła zaabsorbowanego przez przedmiot. A) pomiar temperatury zlewki z wodą i podgrzanie przedmiotu. B) pomiar zmiany temperatury zlewki po włożeniu do niej przedmiotu. Ciepło właściwe [c] Q. Jaka ilość ciepła jest potrzebna do podgrzania 10g ciekłej wody z temperatury 10 o C do 40 o C. [c w ciekłej wody wynosi 4.18 J g -1 o C -1 ]. a) 418 J; b) 1254 J; c) 1672 J 13
14 Zadanie Do przygotowania kąpieli o temperaturze końcowej t k wynoszącej 38 o C użyto 20 litrów wody o temperaturze t 1 wynoszącej 14 o C oraz pewnej objętości gorącej wody o temperaturze t 2 wynoszącej 70 o C. Ile litrów gorącej wody użyto? Ciepło właściwe wody C w = J/kg K Dane: t k = 38 o C t 1 = 14 o C, V 1 = 20 l = m 1 = 20 kg (bowiem gęstość wody to 1g/ml) t 2 = 70 o C, V 2 =? m 2 =? Q pobrane + Q oddane = 0 Q pobrane = C w m 1 t t = (t k -t 1 ) Q oddane = C w m 2 t t = t k t 2 Q pobrane + Q oddane = 0 Q pobrane = 4189,9 J 20 kg kg o C 24o C = J Q oddane = 4189,9 J x kg kg o C 32o C = y 14
15 Ciepło oddane = ciepło pobrane Więc Q pobrane = J J = 4189,9 J kg o C m kg 32o C J = ,8 J m kg kg Inne jednostki ciepła ilość ciepła konieczna do podniesienia temperatury 1 g wody z 14.5 C do 15.5 C, wynosi J i jednocześnie jest to 1 kaloria. Duże kalorie są używane do określenia wartości energetycznej żywności i w rzeczywistości odpowiadają kilokaloriom. (1kcal) m = 15 kg Spontaniczność reakcji Spontaniczne reakcje zachodzą w sposób naturalny i preferują powstawanie produktów w specyficznych warunkach. Opisywane są przypadki samozapłonu stogu siana czy magazynu z mąką. Spowodowane jest to wzrostem energii wewnętrznej w układzie zamkniętym. Właściwości tego układu powodują brak możliwości wymiany ciepła z otoczeniem, więc temperatura układu wzrasta do tego poziomu, że wybucha pożar. Jest to przykład reakcji spontanicznej. Inne przykłady: Reakcja pomiędzy azotanem kadmu a siarczkiem sodu jest spontaniczna. Rozprzestrzenianie się kropli barwnika w wodzie też jest spontaniczne. Każdy proces zachodzący bez zewnętrznego wpływu jest procesem spontanicznym (samorzutnym). Przykłady procesów samorzutnych: Kiedy upuścimy jajka spontanicznie się zbiją. Odwrócenie tej reakcji (reakcja w drugą stronę tzn. ze skorupek i rozbitego jajka do całego jaja) jest niemożliwa. Taka reakcja jest niespontaniczna. 15
16 Reakcje (procesy) odwracalne Procesy odwracalne zachodzą w obie strony po tej samej drodze. Gdy 1 mol ciekłej wody zamarza przy ciśnieniu 1 atm i 0 C tworząc 1 mol lodu ciepło q = H krzepnięcia jest uwalniane. Natomiast w tych samych warunkach odwrotny proces pochłania ciepło Spontaniczne procesy mogą być szybkie lub powolne q = H topnienia H krzepnięcia = H topnienia Spalanie gazu. Reakcja spontaniczna i wybuchowa (szybka). Korozja metali. Reakcja spontaniczna ale powolna. Niespontaniczne reakcje nie sprzyjają tworzeniu produktów w specyficznych warunkach. Przykładem takiej reakcji jest fotosynteza, do zajścia której potrzebny jest dodatkowy wydatek energii. Czynniki warunkujące spontaniczność reakcji chemicznej lub przemiany fizycznej 1. reakcja jest spontaniczna gdy podczas niej ciepło jest uwalniane (reakcja jest egzotermiczna) 2. reakcja jest spontaniczna prowadzi do wzrostu nieuporządkowania układu. A Non-natural Process: Steinberg's Famous New Yorker Cartoon Source: Boundless. Spontaneous and Nonspontaneous Processes. Boundless Chemistry. Boundless, 21 Jul Retrieved 16 Sep from 16
17 Termodynamiczna funkcja stanu entropia, S, mierzy nieuporządkowanie układu. Im większa jest entropia tym większe jest nieuporządkowanie układu. Przykłady układów o wzrastającej entropii. W przemianach spontanicznych wszechświat dąży do stanu o większym nieuporządkowaniu. (Bałagan na biurku robi się łatwiej niż porządek). Entropia wszechświata jako izolowanego układu będzie zawsze wzrastała. Zmiany entropii we wszechświecie nigdy nie będą ujemne. Uwalnianie ciepła (sprzyjająca) Wzrost entropii (sprzyjająca) Reakcja spontaniczna Wzrost entropii (sprzyjająca) Absorpcja ciepła (niesprzyjająca) Reakcja spontaniczna Uwalnianie ciepła (sprzyjająca) Spadek entropii (niesprzyjająca) Reakcja spontaniczna Reakcje spontaniczne 17
18 Reakcje niespontaniczne Absorpcja ciepła (niesprzyjająca) Wzrost entropii (sprzyjająca) Reakcja niespontaniczna Spadek entropii (niesprzyjająca) Uwalnianie ciepła (sprzyjająca) Reakcja niespontaniczna Absorpcja ciepła (niesprzyjająca) Spadek entropii (niesprzyjająca) Reakcja niespontaniczna Druga zasada termodynamiki Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w przyrodzie są nieodwracalne: Ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego. Nigdy odwrotnie. Dwa gazy lub dwie ciecze po zmieszaniu ze sobą nie rozdzielą się samodzielnie. Hamujący samochód całkowicie zamienia swoją energię mechaniczną na wewnętrzną (hamulce się ogrzewają). Nie obserwujemy procesu odwrotnego. Gaz samoistnie rozpręży się z jednego do drugiego pustego naczynia. Sam nie wróci do pierwszego. Aromat perfum rozpylonych w pokoju rozprzestrzeni się. Nie można cząstek zapachowych skierować z powrotem do opakowania. Druga zasada termodynamiki określa kierunek przemian termodynamicznych w przyrodzie. II zasada termodynamiki a procesy starzenia Zgodnie z II zasadą termodynamiki w układzie zamkniętym entropia nie może maleć. Wszelkie złożone układy np. związki chemiczne mają tendencję do degradacji (co powoduje wzrost entropii). Temu procesowi ulegają różne struktury budujące organelle komórkowe pobudzając organizm do syntezy nowych organelli, ale proces ten nie jest nieograniczony w czasie. Z czasem w komórkach gromadzą się produkty przemiany materii w takich ilościach, że ich usunięcie pociąga za sobą zbyt duży wydatek energetyczny. Prowadzi to do degeneracji i rozpadu komórek. 18
19 Entalpia swobodna, energia swobodna Gibbsa (ΔG) jest maksymalną ilością energii która może zostać połączona z innym procesem aby wykonać użyteczną pracę. Jest to kolejna funkcja stanu. Proces jest spontaniczny gdy Δ G ma ma wartość ujemną ponieważ układ traci energię swobodną. Ponieważ w stosowanym wzorze temperatura w kelwinach jest zawsze dodatnia, znak związany z entropią wskazuje czy dany proces/reakcja jest spontaniczny czy też nie (jeżeli takowy zachodzi w stałej temperaturze). Znak związany z energią swobodną wskazuje czy proces/ reakcja jest spontaniczny. Jeżeli ΔS univ > 0 proces jest spontaniczny ponieważ ΔG = - (+T) czyli ma wartość ujemną Jeżeli ΔS univ < 0 proces jest niespontaniczny ponieważ ΔG = + (+T) czyli ma wartość dodatnią Jeżeli ΔG < 0 (jest ujemna) to reakcja/proces jest spontaniczny Jeżeli ΔG > 0 (jest dodatnia) to reakcja/proces jest niespontaniczny (proces zachodzący w stronę przeciwną jest spontaniczny) Jeżeli ΔG = 0 to reakcja/ proces jest w równowadze Spalanie acetylenu C 2 H 2 (g) + 5/2 O 2 (g) --> 2 CO 2 (g) + H 2 O(g) Entalpia tworzenia H o rxn = kj Standardowa molowa entropia S o rxn = J/K or kj/k G o rxn = kj - (298 K)( J/K) = kj Reakcja biegnie w kierunku produktów w skutek ujemnej wartości S o rxn. Reakcja jest napędzana entalpią NH 4 NO 3 (s) + Q ---> NH 4 NO 3 (aq) W tabeli można znaleźć dane termodynamiczne tej reakcji H o rxn = kj S o rxn = J/K or kj/k G o rxn = kj - (298 K)( kj/k) = -6.7 kj Reakcja jest w kierunku produktów na skutek dodatniej wartości H o rxn. Reakcja jest napędzana entropią 19
20 : Powstawanie amoniaku w procesie Habera zachodzi wg reakcji N 2 + 3H 2 2 NH 3 W jakiej temperaturze reakcja będzie spontaniczna? Entalpia i entropia tego procesu wynosi odpowiednio: ΔH = -93 kj/mol; ΔS= -198 J/ mol K Obie wartości są ujemne to znaczy, że entalpia swobodna jest zależna od temperatury: ΔG = ΔH - TΔS ΔG = (T x -198) Należy pamiętać, że entalpia jest w kj Jeżeli ΔG = 0 wówczas układ jest najmniej spontaniczny Gdy ΔG = 0 wówczas (T x -198) = i T = 93000/198 Kelvin Zatem reakcja zacznie być spontaniczna gdy T = 469 K (196 ºC) Powyżej tej temperatury reakcja jest spontaniczna. Energia swobodna a stała równowagi G 0 = RT ln K G = G 0 + RT ln K W roztworze doskonałym lub idealnie rozcieńczonym panuje stan równowagi chemicznej, to iloczyn ułamków molowych reagentów podniesionych do potęg równych ich współczynnikom stechiometrycznym jest wielkością stałą, niezależną od stężenia tych reagentów. Wartość stałej równowagi dla danej reakcji chemicznej analogicznie jak zależy tylko od temperatury i ciśnienia. Energia swobodna Gibbsa (entalpia swobodna) i równowaga chemiczna Zmiana standardowej entalpii swobodnej (ΔG 0 ) dotyczy tylko warunków standardowych (ciśnienie gazu 1 atm, temperatura 25 o C, 1 mol). W ten sposób ΔG 0 pozwala przewidzieć spontaniczność reakcji tylko w warunkach standardowych. Natomiast jeżeli reakcja zachodzi w innych warunkach, niestandardowych zmiana energii swobodnej Gibbsa (ΔG) pozwala przewidzieć czy reakcja jest spontaniczna czy też nie. ΔG = ΔG 0 + RT ln Q R- stała gazowa ( J/mol K); T temperatura w Kelwinach Q stosunek iloczynów produktów reakcji do iloczynu substratów reakcji (reaction quotient) w danym momencie. 20
21 Oblicz czy reakcja tworzenia jodowodoru jest spontaniczna gdy stężenia substratów i produktu są następujące: [H 2 ] = 0.01 mol/l ; [I 2 ] = 0.02 mol/l; [HI] = 0.05 mol/l. Standardowa entalpia swobodna reakcji ΔG 0 = 1.71 kj/mol, a temperatura reakcji wynosi 30 o C. Q = HI H2 I mo l l = 0.01 mol l 0.02 mol l ΔG = ΔG 0 + RT ln Q = 25 ΔG = 1710 (J/mol) (J/mol K) 303(K) ln 25 ΔG = = J/mol. Entalpia swobodna reakcji jest dodatnia więc ta reakcja nie jest spontaniczna w podanej temperaturze. Niektóre przykłady zastosowania termodynamiki w kosmetologii Aplikacja substancji czynnej podczas technologii self- heating. Oziębianie ciała po jego kontakcie z mentolem (rozpuszczalnie się mentolu w wodzie jest procesem endotermicznym). Podnoszenie energii wewnętrznej ciała poprzez masaż (pracę wykonaną) Maski algowe (nanoszone na ciepło) Krioterapia Diatermia 21
Termodynamika 25/10/2017. Definicje. Układ i otoczenie
Definicje Termodynamika Termodynamika dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych efektów wszelkich przemian fizycznych i chemicznych, które wpływają na zmiany energii wewnętrznej analizowanych
Bardziej szczegółowoTermodynamika 09/01/2017. Definicje. Układ i otoczenie
Definicje Termodynamika Termodynamika (z greckiego thermo = ciepło) dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych efektów wszelkich przemian fizycznych i chemicznych, które wpływają na zmiany energii
Bardziej szczegółowoTERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA
TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA Termodynamika - opisuje zmiany energii towarzyszące przemianom chemicznym; dział fizyki zajmujący się zjawiskami cieplnymi. Termochemia - dział chemii zajmujący się efektami
Bardziej szczegółowoTermochemia elementy termodynamiki
Termochemia elementy termodynamiki Termochemia nauka zajmująca się badaniem efektów cieplnych reakcji chemicznych Zasada zachowania energii Energia całkowita jest sumą energii kinetycznej i potencjalnej.
Bardziej szczegółowoZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa
Prawo zachowania energii: ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa Ogólny zasób energii jest niezmienny. Jeżeli zwiększa się zasób energii wybranego układu, to wyłącznie kosztem
Bardziej szczegółowoWarunki izochoryczno-izotermiczne
WYKŁAD 5 Pojęcie potencjału chemicznego. Układy jednoskładnikowe W zależności od warunków termodynamicznych potencjał chemiczny substancji czystej definiujemy następująco: Warunki izobaryczno-izotermiczne
Bardziej szczegółowoZadania pochodzą ze zbioru zadań P.W. Atkins, C.A. Trapp, M.P. Cady, C. Giunta, CHEMIA FIZYCZNA Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2001
Zadania pochodzą ze zbioru zadań P.W. Atkins, C.A. Trapp, M.P. Cady, C. Giunta, CHEMIA FIZYCZNA Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2001 I zasada termodynamiki - pojęcia podstawowe C2.4 Próbka zawierająca
Bardziej szczegółowoDRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI
DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI Procesy odwracalne i nieodwracalne termodynamicznie, samorzutne i niesamorzutne Proces nazywamy termodynamicznie odwracalnym, jeśli bez spowodowania zmian w otoczeniu możliwy
Bardziej szczegółowoĆwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)
Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19) Uwaga! Uzyskane wyniki mogą się nieco różnić od podanych w materiałach, ze względu na uaktualnianie wartości zapisanych
Bardziej szczegółowoOdwracalność przemiany chemicznej
Odwracalność przemiany chemicznej Na ogół wszystkie reakcje chemiczne są odwracalne, tzn. z danych substratów tworzą się produkty, a jednocześnie produkty reakcji ulegają rozkładowi na substraty. Fakt
Bardziej szczegółowoWykład 10 Równowaga chemiczna
Wykład 10 Równowaga chemiczna REAKCJA CHEMICZNA JEST W RÓWNOWADZE, GDY NIE STWIERDZAMY TENDENCJI DO ZMIAN ILOŚCI (STĘŻEŃ) SUBSTRATÓW ANI PRODUKTÓW RÓWNOWAGA CHEMICZNA JEST RÓWNOWAGĄ DYNAMICZNĄ W rzeczywistości
Bardziej szczegółowoI piętro p. 131 A, 138
CHEMIA NIEORGANICZNA Dr hab. Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I piętro p. 131 A, 138 WYKŁAD - 4 RÓWNOWAGA Termochemia i termodynamika funkcje termodynamiczne, prawa termodynamiki,
Bardziej szczegółowoDRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI
DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI Procesy odwracalne i nieodwracalne termodynamicznie, samorzutne i niesamorzutne Proces nazywamy termodynamicznie odwracalnym, jeśli bez spowodowania zmian w otoczeniu możliwy
Bardziej szczegółowoJak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?
Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji? Energia Zdolność do wykonywania pracy lub do produkowania ciepła Praca objętościowa praca siła odległość 06_73 P F A W F h N m J P F A Area A ciśnienie
Bardziej szczegółowoPodstawy termodynamiki
Podstawy termodynamiki Organizm żywy z punktu widzenia termodynamiki Parametry stanu Funkcje stanu: U, H, F, G, S I zasada termodynamiki i prawo Hessa II zasada termodynamiki Kierunek przemian w warunkach
Bardziej szczegółowoSZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA
SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA Zadania dla studentów ze skryptu,,obliczenia z chemii ogólnej Wydawnictwa Uniwersytetu Gdańskiego 1. Reakcja między substancjami A i B zachodzi według
Bardziej szczegółowoĆwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)
Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15) (Uwaga! Liczba w nawiasie przy odpowiedzi oznacza numer zadania (zestaw.nr), którego rozwiązanie dostępne
Bardziej szczegółowoTERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.
1 TERMOCHEMIA TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki. TERMODYNAMIKA: opis układu w stanach o ustalonych i niezmiennych w
Bardziej szczegółowoTermochemia efekty energetyczne reakcji
Termochemia efekty energetyczne reakcji 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki chemicznej a) Układ i otoczenie Układ, to wyodrębniony obszar materii, oddzielony od otoczenia wyraźnymi granicami (np. reagenty
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 3 TERMOCHEMIA
WYKŁAD 3 TERMOCHEMIA Termochemia jest działem termodynamiki zajmującym się zastosowaniem pierwszej zasady termodynamiki do obliczania efektów cieplnych procesów fizykochemicznych, a w szczególności przemian
Bardziej szczegółowoProjekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Zajęcia wyrównawcze z fizyki -Zestaw 4 -eoria ermodynamika Równanie stanu gazu doskonałego Izoprzemiany gazowe Energia wewnętrzna gazu doskonałego Praca i ciepło w przemianach gazowych Silniki cieplne
Bardziej szczegółowoOpracowała: mgr inż. Ewelina Nowak
Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracowała: mgr
Bardziej szczegółowoWykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36
Wykład 1 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 5 października 2015 1 / 36 Podstawowe pojęcia Układ termodynamiczny To zbiór niezależnych elementów, które oddziałują ze sobą tworząc integralną
Bardziej szczegółowo1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:
1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego: 2. Określ w którą stronę przesunie się równowaga reakcji rozkładu
Bardziej szczegółowoInżynieria Biomedyczna Wykład V
Inżynieria Biomedyczna Wykład V 1 Plan Reakcje samorzutne Entropia II zasada termodynamiki Entalpia i energia swobodna Kryteria samorzutności Termodynamika a stała równowagi K r 2 Woda zawsze spływa w
Bardziej szczegółowo(1) Równanie stanu gazu doskonałego. I zasada termodynamiki: ciepło, praca.
(1) Równanie stanu gazu doskonałego. I zasada termodynamiki: ciepło, praca. 1. Aby określić dokładną wartość stałej gazowej R, student ogrzał zbiornik o objętości 20,000 l wypełniony 0,25132 g gazowego
Bardziej szczegółowoMateriał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych
Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych I. Reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne 1. Układ i otoczenie Układ - ogół substancji
Bardziej szczegółowoFizyka Termodynamika Chemia reakcje chemiczne
Termodynamika zajmuje się badaniem efektów energetycznych towarzyszących procesom fizykochemicznym i chemicznym. Termodynamika umożliwia: 1. Sporządzanie bilansów energetycznych dla reakcji chemicznych
Bardziej szczegółowoPodstawy termodynamiki.
Podstawy termodynamiki. Termodynamika opisuje ogólne prawa przemian energetycznych w układach makroskopowych. Określa kierunki procesów zachodzących w przyrodzie w sposób samorzutny, jak i stanów końcowych,
Bardziej szczegółowoTERMODYNAMIKA. przykłady zastosowań. I.Mańkowski I LO w Lęborku
TERMODYNAMIKA przykłady zastosowań I.Mańkowski I LO w Lęborku 2016 UKŁAD TERMODYNAMICZNY Dla przykładu układ termodynamiczny stanowią zamknięty cylinder z ruchomym tłokiem, w którym znajduje się gaz tak
Bardziej szczegółowoJak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?
Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji? Energia Zdolność do wykonywania pracy lub produkowania ciepła Praca objętościowa praca siła odległość 06_73 P F A W F h N m J P F A Area A ciśnienie siła/powierzchnia
Bardziej szczegółowo= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A
Budowa materii Stany skupienia materii Ciało stałe Ciecz Ciała lotne (gazy i pary) Ilość materii (substancji) n N = = N A m M N A = 6,023 10 mol 23 1 n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek),
Bardziej szczegółoworelacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach
1 STECHIOMETRIA INTERPRETACJA ILOŚCIOWA ZJAWISK CHEMICZNYCH relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach
Bardziej szczegółowoWykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu
Wykład 4 Przejścia fazowe materii Diagram fazowy Ciepło Procesy termodynamiczne Proces kwazistatyczny Procesy odwracalne i nieodwracalne Pokazy doświadczalne W. Dominik Wydział Fizyki UW Termodynamika
Bardziej szczegółowoprof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak
Czy równowaga w przyrodzie i w chemii jest korzystna? prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak 1 Pojęcie równowagi łańcuch pokarmowy równowagi fazowe równowaga ciało stałe - ciecz równowaga ciecz - gaz równowaga
Bardziej szczegółowoWykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej
Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Część 5 ELEMENTY STATYKI CHEMICZNEJ Katedra i Zakład Chemii Fizycznej Collegium Medicum w Bydgoszczy Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Prof. dr hab. n.chem.
Bardziej szczegółowo1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA
. PIERWSZA I DRUGA ZASADA ERMODYNAMIKI ERMOCHEMIA Zadania przykładowe.. Jeden mol jednoatomowego gazu doskonałego znajduje się początkowo w warunkach P = 0 Pa i = 300 K. Zmiana ciśnienia do P = 0 Pa nastąpiła:
Bardziej szczegółowoWNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG
WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG Imię i nazwisko: Klasa i szkoła*: Adres e-mail: Nr telefonu: Czy uczeń jest już uczestnikiem projektu? (odp. otoczyć kółkiem) Ocena
Bardziej szczegółowoTERMOCHEMIA SPALANIA
TERMOCHEMIA SPALANIA I ZASADA TERMODYNAMIKI dq = dh Vdp W przemianach izobarycznych: dp = 0 dq = dh dh = c p dt dq = c p dt Q = T 2 T1 c p ( T)dT Q ciepło H - entalpia wewnętrzna V objętość P - ciśnienie
Bardziej szczegółowoGAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.
TERMODYNAMIKA GAZ DOSKONAŁY Gaz doskonały to abstrakcyjny, matematyczny model gazu, chociaż wiele gazów (azot, tlen) w warunkach normalnych zachowuje się w przybliżeniu jak gaz doskonały. Model ten zakłada:
Bardziej szczegółowoTemperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.
1 Ciepło jest sposobem przekazywania energii z jednego ciała do drugiego. Ciepło przepływa pod wpływem różnicy temperatur. Jeżeli ciepło nie przepływa mówimy o stanie równowagi termicznej. Zerowa zasada
Bardziej szczegółowoCzy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak
Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak 1 Pojęcie równowagi łańcuch pokarmowy równowagi fazowe równowaga ciało stałe - ciecz równowaga ciecz - gaz równowaga ciało
Bardziej szczegółowoTermodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1
Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący 1. Obliczyć zmianę entalpii dla izobarycznej (p = 1 bar) reakcji chemicznej zapoczątkowanej
Bardziej szczegółowoĆwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2016/17)
Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2016/17) Uwaga! Uzyskane wyniki mogą się nieco różnić od podanych w materiałach, ze względu na uaktualnianie wartości zapisanych
Bardziej szczegółowoTERMOCHEMIA SPALANIA
TERMOCHEMIA SPALANIA I ZASADA TERMODYNAMIKI dq = dh Vdp W przemianach izobarycznych: dp = 0 dq = dh dh = c p dt dq = c p dt Q = T 2 T1 c p ( T)dT Q ciepło H - entalpia wewnętrzna V objętość P - ciśnienie
Bardziej szczegółowoPodstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).
Spis treści 1 Stan gazowy 2 Gaz doskonały 21 Definicja mikroskopowa 22 Definicja makroskopowa (termodynamiczna) 3 Prawa gazowe 31 Prawo Boyle a-mariotte a 32 Prawo Gay-Lussaca 33 Prawo Charlesa 34 Prawo
Bardziej szczegółowo1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru
1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru Wzór związku chemicznego podaje jakościowy jego skład z jakich pierwiastków jest zbudowany oraz liczbę atomów poszczególnych pierwiastków
Bardziej szczegółowoI. Podstawowe pojęcia termodynamiki Termodynamika (nauka o transformacjach energii; zajmuje się badaniem efektów energetycznych przemian fizycznych i
I. Podstawowe pojęcia termodynamiki Termodynamika (nauka o transformacjach energii; zajmuje się badaniem efektów energetycznych przemian fizycznych i chemicznych) Termodynamika chemiczna - nauka zajmująca
Bardziej szczegółowo1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?
Tematy opisowe 1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej? 2. Omów pomiar potencjału na granicy faz elektroda/roztwór elektrolitu. Podaj przykład, omów skale potencjału i elektrody
Bardziej szczegółowoCIEPŁO ZNANE CZY NIEZNANE? dr hab. prof. nadzw. UŁ Małgorzata Jóźwiak
CIEPŁO ZNANE CZY NIEZNANE? dr hab. prof. nadzw. UŁ Małgorzata Jóźwiak 1 Temperatura 2 Temperatura jest wielkością charakteryzującą stopień nagrzania danego ciała. 3 Temperaturę ciała można określić jako
Bardziej szczegółowoc. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.
Zadanie 1. Nitrogliceryna (C 3H 5N 3O 9) jest środkiem wybuchowym. Jej rozkład można opisać następującym schematem: 4 C 3 H 5 N 3 O 9 (c) 6 N 2 (g) + 12 CO 2 (g) + 10 H 2 O (g) + 1 O 2 (g) H rozkładu =
Bardziej szczegółowoCIEPŁO O ZNANE CZY NIEZNANE?
CIEPŁO O ZNANE CZY NIEZNANE? prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak 1 Temperatura 2 Temperatura jest wielkości cią charakteryzującą stopień nagrzania danego ciała. a. 3 Temperaturę ciała można określić jako
Bardziej szczegółowoOpracował: dr inż. Tadeusz Lemek
Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria i Gospodarka Wodna w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracował:
Bardziej szczegółowoRównowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny
Równowagi fazowe Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny Równowaga termodynamiczna Przemianom fazowym towarzyszą procesy, podczas których nie zmienia się skład chemiczny układu, polegają
Bardziej szczegółowoZadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2,8663 10 4 J
Tomasz Lubera Zadanie: Zadanie 1 Autoklaw zawiera 30 dm 3 azotu o temperaturze 15 o C pod ciśnieniem 1,48 atm. Podczas ogrzewania autoklawu ciśnienie wzrosło do 3800,64 mmhg. Oblicz zmianę energii wewnętrznej
Bardziej szczegółowoCIEPŁO ZNANE CZY NIEZNANE? dr hab. prof. nadzw. UŁ Małgorzata Jóźwiak
CIEPŁO ZNANE CZY NIEZNANE? dr hab. prof. nadzw. UŁ Małgorzata Jóźwiak 1 Temperatura 2 Temperatura jest wielkością charakteryzującą stopień nagrzania danego ciała. 3 Temperaturę ciała można określić jako
Bardziej szczegółowoChemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1
Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący Uwaga! Proszę stosować się do następującego sposobu wprowadzania tekstu w ramkach : pola szare
Bardziej szczegółowoa. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.
Zadanie 1. Nitrogliceryna (C 3 H 5 N 3 O 9 ) jest środkiem wybuchowym. Jej rozkład można opisać następującym schematem: C 3 H 5 N 3 O 9 (c) N 2 (g) + CO 2 (g) + H 2 O (g) + O 2 (g) H rozkładu = - 385 kj/mol
Bardziej szczegółowoMateriały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część IV - Elementy termodynamiki i kinetyki chemicznej
Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej Część IV - Elementy termodynamiki i kinetyki chemicznej Wydział Chemii UAM Poznań 2011 POJĘCIA CIA PODSTAWOWE UKŁAD AD pewna część
Bardziej szczegółowoPraca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna
Energia - zdolność danego układu do wykonania dowolnej pracy. Potencjalna praca, którą układ może w przyszłości wykonać. Praca wykonana przez układ jak i przeniesienie energii może manifestować się na
Bardziej szczegółowoInżynieria Biomedyczna. Wykład IV Elementy termochemii czyli o efektach cieplnych reakcji
Inżynieria Biomedyczna Wykład IV Elementy termochemii czyli o efektach cieplnych reakcji Plan Terminologia i jednostki energii Pojemność cieplna Reaktywność chemiczna I prawo termodynamiki Entalpia Prawo
Bardziej szczegółowoa) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...
1. Spośród podanych reakcji wybierz reakcję egzoenergetyczną: a) Redukcja tlenku miedzi (II) wodorem b) Otrzymywanie tlenu przez rozkład chloranu (V) potasu c) Otrzymywanie wapna palonego w procesie prażenia
Bardziej szczegółowoTermodynamika. Energia wewnętrzna ciał
ermodynamika Energia wewnętrzna ciał Cząsteczki ciał stałych, cieczy i gazów znajdują się w nieustannym ruchu oddziałując ze sobą. Sumę energii kinetycznej oraz potencjalnej oddziałujących cząsteczek nazywamy
Bardziej szczegółowoKryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych
Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych 2.5.1. Samorzutność i równowaga 2.5.2. Sens i pojęcie entalpii swobodnej 2.5.3. Sens i pojęcie energii swobodnej 2.5.4. Obliczanie zmian entalpii oraz
Bardziej szczegółowo1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym
1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym 2. W pewnej chwili szybkość powstawania produktu C w reakcji: 2A + B 4C wynosiła 6 [mol/dm
Bardziej szczegółowoZadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J
Tomasz Lubera Zadanie: Zadanie 1 Autoklaw zawiera 30 dm 3 azotu o temperaturze 15 o C pod ciśnieniem 1,48 atm. Podczas ogrzewania autoklawu ciśnienie wzrosło do 3800,64 mmhg. Oblicz zmianę energii wewnętrznej
Bardziej szczegółowoCIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ
CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ Ciepło i temperatura Pojemność cieplna i ciepło właściwe Ciepło przemiany Przejścia między stanami Rozszerzalność cieplna Sprężystość ciał Prawo Hooke a Mechaniczne
Bardziej szczegółowo3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:
Temat: Zmiany stanu skupienia. 1. Energia sieci krystalicznej- wielkość dzięki której można oszacować siły przyciągania w krysztale 2. Energia wiązania sieci krystalicznej- ilość energii potrzebnej do
Bardziej szczegółowoKinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz
Kinetyka reakcji chemicznych Dr Mariola Samsonowicz 1 Czym zajmuje się kinetyka chemiczna? Badaniem szybkości reakcji chemicznych poprzez analizę eksperymentalną i teoretyczną. Zdefiniowanie równania kinetycznego
Bardziej szczegółowo13 TERMODYNAMIKA. Sprawdzono w roku 2015 przez A. Chomickiego
13 TERMODYNAMIKA Zagadnienia teoretyczne Układ i otoczenie. Wielkości intensywne i ekstensywne. Pojęcie energii, ciepła, pracy, temperatury. Zasady termodynamiki (pierwsza, druga, trzecia). Funkcje termodynamiczne
Bardziej szczegółowoa) 1 mol b) 0,5 mola c) 1,7 mola d) potrzebna jest znajomość objętości zbiornika, aby można było przeprowadzić obliczenia
1. Oblicz wartość stałej równowagi reakcji: 2HI H 2 + I 2 w temperaturze 600K, jeśli wiesz, że stężenia reagentów w stanie równowagi wynosiły: [HI]=0,2 mol/dm 3 ; [H 2 ]=0,02 mol/dm 3 ; [I 2 ]=0,024 mol/dm
Bardziej szczegółowoVIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016
III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 015/016 ETAP I 1.11.015 r. Godz. 10.00-1.00 Uwaga! Masy molowe pierwiastków podano na końcu zestawu. Zadanie 1 (10 pkt) 1. Kierunek której reakcji nie zmieni się pod wpływem
Bardziej szczegółowoWNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG
WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG Imię i nazwisko: Klasa i szkoła*: Adres e-mail: Nr telefonu: Czy uczeń jest już uczestnikiem projektu Zdolni z Pomorza - Uniwersytet
Bardziej szczegółowoKiedy przebiegają reakcje?
Kiedy przebiegają reakcje? Thermodynamics lets us predict whether a process will occur but gives no information about the amount of time required for the process. CH 4(g) + 2O 2(g) substraty 2(g) egzotermiczna
Bardziej szczegółowoPodstawy termodynamiki
Podstawy termodynamiki Temperatura i ciepło Praca jaką wykonuje gaz I zasada termodynamiki Przemiany gazowe izotermiczna izobaryczna izochoryczna adiabatyczna Co to jest temperatura? 40 39 38 Temperatura
Bardziej szczegółowoPrzemiany substancji
Przemiany substancji Poniżej przedstawiono graf pokazujący rodzaje przemian jaki ulegają substancje chemiczne. Przemiany substancji Przemiany chemiczne Przemiany fizyczne Objawy: - zmiania barwy, - efekty
Bardziej szczegółowoMaszyny cieplne substancja robocza
Maszyny cieplne cel: zamiana ciepła na pracę (i odwrotnie) pracują cyklicznie pracę wykonuje substancja robocza (np.gaz, mieszanka paliwa i powietrza) która: pochłania ciepło dostarczane ze źródła ciepła
Bardziej szczegółowoWykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych
Wykład 6 Klasyfikacja przemian fazowych JS Klasyfikacja Ehrenfesta Ehrenfest klasyfikuje przemiany fazowe w oparciu o potencjał chemiczny. nieciągłość Przemiany fazowe pierwszego rodzaju pochodne potencjału
Bardziej szczegółowoPodstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12
Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12 atomu węgla 12 C. Mol - jest taką ilością danej substancji,
Bardziej szczegółowoInżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16
Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16 Ćwiczenia 1 7.10.2015 1. Załóżmy, że balon ma kształt sfery o promieniu 3m. a. Jaka ilość wodoru potrzebna jest do jego wypełnienia, aby na poziomie morza
Bardziej szczegółowo3. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. Ile jest równy ten przyrost w kelwinach?
1. Która z podanych niżej par wielkości fizycznych ma takie same jednostki? a) energia i entropia b) ciśnienie i entalpia c) praca i entalpia d) ciepło i temperatura 2. 1 kj nie jest jednostką a) entropii
Bardziej szczegółowoKiedy przebiegają reakcje?
Kiedy przebiegają reakcje? Thermodynamics lets us predict whether a process will occur but gives no information about the amount of time required for the process. Termodynamika dziedzina termodynamiki
Bardziej szczegółowoOpracowała: mgr inż. Ewelina Nowak
Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracowała: mgr
Bardziej szczegółowoChemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1
Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący Uwaga! Proszę stosować się do następującego sposobu wprowadzania tekstu w ramkach : pola szare
Bardziej szczegółowo1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych.
Tematy opisowe 1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych. 2. Dlaczego do kadłubów statków, doków, falochronów i filarów mostów przymocowuje się płyty z
Bardziej szczegółowoWYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU METODĄ BILANSU CIEPLNEGO
ĆWICZENIE 21 WYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU METODĄ BILANSU CIEPLNEGO Cel ćwiczenia: Wyznaczenie ciepła topnienia lodu, zapoznanie się z pojęciami ciepła topnienia i ciepła właściwego. Zagadnienia: Zjawisko
Bardziej szczegółowo... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto
Zadanie 1. (3 pkt) Aspirynę czyli kwas acetylosalicylowy można otrzymać w reakcji kwasu salicylowego z bezwodnikiem kwasu etanowego (octowego). a. Zapisz równanie reakcji, o której mowa w informacji wstępnej
Bardziej szczegółowoCHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE
WYMAGANIA PODSTAWOWE wskazuje w środowisku substancje chemiczne nazywa sprzęt i szkło laboratoryjne opisuje podstawowe właściwości substancji będących głównymi składnikami stosowanych na co dzień produktów
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami
WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami Zasada zerowa Kiedy obiekt gorący znajduje się w kontakcie cieplnym z obiektem zimnym następuje
Bardziej szczegółowoAKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I
Związki manganu i manganometria AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA 1. Spośród podanych grup wybierz tą, w której wszystkie związki lub jony można oznaczyć metodą manganometryczną: Odp. C 2 O 4 2-, H 2 O 2, Sn
Bardziej szczegółowoPodstawowe pojęcia 1
Tomasz Lubera Podstawowe pojęcia 1 Układ część przestrzeni wyodrębniona myślowo lub fizycznie z otoczenia Układ izolowany niewymieniający masy i energii z otoczeniem Układ zamknięty wymieniający tylko
Bardziej szczegółowoPrzemiany gazowe. 4. Który z poniższych wykresów reprezentuje przemianę izobaryczną: 5. Który z poniższych wykresów obrazuje przemianę izochoryczną:
Przemiany gazowe 1. Czy możliwa jest przemiana gazowa, w której temperatura i objętość pozostają stałe, a ciśnienie rośnie: a. nie b. jest możliwa dla par c. jest możliwa dla gazów doskonałych 2. W dwóch
Bardziej szczegółowoZagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych
Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych 1. Równanie kinetyczne, szybkość reakcji, rząd i cząsteczkowość reakcji. Zmiana szybkości reakcji na skutek zmiany
Bardziej szczegółowoTEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II
TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II Czas trwania testu 120 minut Informacje 1. Proszę sprawdzić czy arkusz zawiera 10 stron. Ewentualny brak należy zgłosić nauczycielowi. 2. Proszę rozwiązać
Bardziej szczegółowo13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI
Wykonanie ćwiczenia 13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI Zadania do wykonania: 1. Wykonać pomiar temperatury
Bardziej szczegółowoKryteria oceniania z chemii kl VII
Kryteria oceniania z chemii kl VII Ocena dopuszczająca -stosuje zasady BHP w pracowni -nazywa sprzęt laboratoryjny i szkło oraz określa ich przeznaczenie -opisuje właściwości substancji używanych na co
Bardziej szczegółowoEntropia - obliczanie. Podsumowanie
Chem. Fiz. CH II/4 Entropia - obliczanie. Podsumowanie 2 ) ( 2 V d C S S S 2 ) ( 2 P d C S S S S k S p S 2 2 ln ln V V R C S V + 2 2 ln ln P P R C S P w izobarze: Funkcja stanu! w izochorze: dla gazu doskonałego:
Bardziej szczegółowoTermodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju
Wykład II Przejścia fazowe 1 Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju Woda występuje w trzech stanach skupienia jako ciecz, jako gaz, czyli para wodna, oraz jako ciało stałe, a więc lód.
Bardziej szczegółowo13 TERMODYNAMIKA. Sprawdzono w roku 2017 przez A. Chomickiego
13 TERMODYNAMIKA Zagadnienia teoretyczne Układ i otoczenie. Wielkości intensywne i ekstensywne. Pojęcie energii, ciepła, pracy, temperatury. Zasady termodynamiki (pierwsza, druga, trzecia). Funkcje termodynamiczne
Bardziej szczegółowoWOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe
kod ŁÓDZKIE CENTRUM DOSKONALENIA NAUCZYCIELI I KSZTAŁCENIA PRAKTYCZNEGO Uzyskane punkty.. WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe Zadanie
Bardziej szczegółowo