Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kontakt,informacja i konsultacje. Co to jest chemia fizyczna?

Transkrypt

1 Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II ro Wyład 1 Kierowni rzedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowsi Kontat,informacja i onsultacje Chemia A ; oój 307 Telefon: wojte@chem.g.gda.l tablica ogłoszeń Katedry Chemii Fizycznej htt:// lub htt:// Konsultacje: do uzgodnienia. Chem. Fiz. TCH II/01 2 Co to jest chemia fizyczna? Definicja dziedziny naui Przedmiot: Przemiany fizyczne i chemiczne materii (bez wyróżniana jej rodzaju) i związane z nimi rzeływy energii. Metoda: Matematyczno-fizyczna, tj. tworzenie modeli teoretycznych w oarciu o obserwacje doświadczalne. Formułowanie hiotez, teorii oraz raw natury w odniesieniu do swojego rzedmiotu. Chem. Fiz. TCH II/01 3 1

2 Pojęcia odstawowe (1) Materią jest wszysto, co osiada masę (bezwładność, Newton). Substancją chemiczną nazwiemy czystą, wyodrębnioną ostać materii (miara ilości substancji, jednosta: mol) Energia jest to zdolność do wyonania racy (ur.). (rodzaje energii, jednosta: dżul, J) Równoważność materii i energii E=mc 2 W ratyce, efety relatywistyczne i wantowe wystęują tylo w miroświecie, w sali marosoowej są one omijalne. Chem. Fiz. TCH II/01 4 Pojęcia odstawowe (2) Energia inetyczna energia ruchu: E =½mv 2 Energia otencjalna zależna od ołożenia: w olu grawitacyjnym w olu eletrycznym (ziemsim) E =mgh E =q 1 q 2 /(4πε 0 r) Chem. Fiz. TCH II/01 5 Pojęcia odstawowe (3) Modelem teoretycznym jest ewien założony mechanizm zjawisa lub obraz i zesół właściwości obietu, najczęściej uroszczony, starający się zawrzeć najistotniejsze jego cechy. Hiotezą jest ewne założenie dotyczące istoty badanego zjawisa, właściwie róba odgadnięcia modelu w oarciu o znane dotąd znane ojęcia i rawa. Teorią nazywamy hiotezę zweryfiowaną w wyniu dalszych badań, gdy zysuje ona otwierdzenie i stosuje się do więszej liczby rzyadów (obietów, zjawis), często orewnych. Chem. Fiz. TCH II/01 6 2

3 Pojęcia odstawowe (4) Prawo natury (rawo fizyochemiczne) to jasno sformułowany fragment teorii dotyczący jednego onretnego zjawisa, czyli owiązania między różnymi, obserwowalnymi wielościami uwiłanymi w to zjawiso. Sformułowanie werbalne: Prawo Boyle a-mariotte a: W stałej temeraturze, objętość gazu zmienia się odwrotnie roorcjonalnie do jego ciśnienia. Wzór: V1 P2 dla T = const. = ; V1P 1 = V2P2 = VP = const. V P 2 1 Chem. Fiz. TCH II/01 7 Główne działy: Termodynamia Równowagi chemiczne Równowagi fazowe Roztwory charaterystya termodynamiczna Eletrochemia: jonia i eletrodya. Zjawisa owierzchniowe i oloidy Kinetya chemiczna Podstawy chemii wantowej. Chem. Fiz. TCH II/01 8 Uład (definicja) Uład jest to fragment rzeczywistości oddany obserwacji bądź rozważaniom teoretycznym i wyodrębniony z niej fizycznie lub umownie Poza uładem istnieje jego otoczenie. uład + otoczenie = wszechświat Chem. Fiz. TCH II/01 9 3

4 Istnieją trzy rodzaje uładów: Otwarte (mogą wymieniać z otoczeniem materię i energię) Zamnięte (mogą wymieniać energię, ale nie materię) Izolowane (nie wymieniają z otoczeniem ani materii, ani energii). Chem. Fiz. TCH II/01 10 Rodzaje uładów: otwarte zamnięte izolowane Chem. Fiz. TCH II/01 11 Sosoby rzeazywania energii: Na sosób racy. Na sosób cieła (jao cieło). Rodzaje racy Mechaniczna (objętościowa), raca zmiany owierzchni, raca eletryczna, raca odształcenia. Chem. Fiz. TCH II/

5 CIEPŁO Chem. Fiz. TCH II/01 13 rzed o Proces endotermiczny z wymianą cieła z otoczeniem Chem. Fiz. TCH II/01 14 rzed o Proces endotermiczny w uładzie z osłoną adiabatyczną Chem. Fiz. TCH II/

6 Własności fizyczne uładów: Estensywne (addytywne, zależne od ilości i rodzaju sładniów, wielości uładu) x n = i = 1 (n. masa uładu lub objętość uładu) Intensywne nie są addytywne. (n. temeratura, ciśnienie, gęstość, wielości molowe) x i Chem. Fiz. TCH II/01 16 Parametry stanu: Wielości estensywne wystarczające do całowitego scharateryzowania stanu uładu. P, V, T Równanie stanu: f(p,v,t)=0 Dla gazu dosonałego: V=nRT Chem. Fiz. TCH II/01 17 Temeratura i zerowa zasada Dwa ciała, tóre osiągnęły stan równowagi cielnej, mają taą samą temeraturę, a cieło nie jest już między nimi wymieniane. Jeżeli ciało A ozostaje w równowadze termicznej z ciałem B i z ciałem C, to ciała B i C taże ozostają ze sobą w równowadze termicznej (cielnej). Chem. Fiz. TCH II/

7 Praca objętościowa Pzewn dw = P zewn Sdx = P zewn dv Pgazu P S = F 2 S = π r dx Chem. Fiz. TCH II/01 19 Praca objętościowa Trzy sosoby wyonywania racy rzez uład: 1. Przeciwo stałemu ciśnieniu zewnętrznemu (P zewn = const). w = dw = P dv = P zewn ( V V ) 2. Przeciwo zerowemu ciśnieniu zewnętrznemu (esansja do różni, szczególny rzyade orzedniego), P zewn = 0. w = 0 zewn Chem. Fiz. TCH II/01 20 Praca objętościowa (c.d.) 3. Sosób wasistatyczny: P zewn = P gazu ±dp, w szczególności izotermicznie. nrt dw = dv V w = dw = nrt = dv V V nrt ln V Chem. Fiz. TCH II/

8 Praca objętościowa (c.d.) Praca objętościowa zależy od drogi jaą realizowana jest rzemiana. Jest ona całą z funcji P=f(V)dV i olem owierzchni od wyresem w uładzie wsółrzędnych P-V. Chem. Fiz. TCH II/01 22 Kto to jest? Wasz wyładowca (dla nieobecnych na wyładzie) Chem. Fiz. TCH II/