Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

Podobne dokumenty
Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Warunki izochoryczno-izotermiczne

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

Prężność pary nad roztworem

Równowaga. równowaga metastabilna (niepełna) równowaga niestabilna (nietrwała) równowaga stabilna (pełna) brak równowagi rozpraszanie energii

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

Diagramy fazowe graficzna reprezentacja warunków równowagi

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

Ćwiczenie 7. Układ dwuskładnikowy równowaga ciało stałe-ciecz.

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Budowa stopów. (układy równowagi fazowej)

Zadania treningowe na kolokwium

Prowadzący. telefon PK: Pokój 210A (Katedra Biotechnologii i Chemii Fizycznej C-5)

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Fizyka statystyczna Fenomenologia przejść fazowych. P. F. Góra

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

Termodynamika materiałów

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Analiza termiczna Krzywe stygnięcia

K raków 26 ma rca 2011 r.

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Roztwory rzeczywiste (1)

Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Podstawowe definicje

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Efekty strukturalne przemian fazowych Marek Faryna

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

Wykład 3. Fizykochemia biopolimerów- wykład 3. Anna Ptaszek. 30 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

powierzchnia rozdziału - dwie fazy ciekłe - jedna faza gazowa - dwa składniki

RÓWNOWAGA CIECZ PARA W UKŁADZIE DWUSKŁADNIKOWYM

Wykład 8 Wykresy fazowe część 1

(1) Równanie stanu gazu doskonałego. I zasada termodynamiki: ciepło, praca.

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

I piętro p. 131 A, 138

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

Badanie równowag ciecz para w układach dwuskładnikowych

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 3. AJ Wojtowicz IF UMK Izobaryczne wytwarzanie pary wodnej; diagram T-v przy stałym ciśnieniu

Para pozostająca w równowadze z roztworem jest bogatsza w ten składnik, którego dodanie do roztworu zwiększa sumaryczną prężność pary nad nim.

Cel główny: Uczeń posiada umiejętność czytania tekstów kultury ze zrozumieniem

Wykład 1-4. Anna Ptaszek. 6 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 1-4.

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

Fizyka, technologia oraz modelowanie wzrostu kryształów

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Podstawowe definicje

CHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE

Wykresy równowagi fazowej. s=0

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia kl. I

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

Laboratorium z chemii fizycznej. Zakres zagadnień na kolokwia

Zastosowanie programu DICTRA do symulacji numerycznej przemian fazowych w stopach technicznych kontrolowanych procesem dyfuzji" Roman Kuziak

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w kl.1. I. Substancje i ich przemiany

Termodynamika Część 6 Związki i tożsamości termodynamiczne Potencjały termodynamiczne Warunki równowagi termodynamicznej Potencjał chemiczny

1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych.

Klasyfikacja przemian fazowych

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

C V dla róŝnych gazów. Widzimy C C dla wszystkich gazów jest, zgodnie z przewidywaniami równa w

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

ĆWICZENIE 22 WYZNACZANIE CIEPŁA PAROWANIA WODY W TEMPERETATURZE WRZENIA

Podstawy teoretyczne technologii chemicznej / Józef Szarawara, Jerzy Piotrowski. Warszawa, Spis treści. Przedmowa 13

WYBRANE ZAGADNIENIA Z TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Inżynieria materiałowa: wykorzystywanie praw termodynamiki a czasem... walka z termodynamiką

TERMOCHEMIA SPALANIA

Wykresy równowagi układu żelazo-węgiel. Stabilny żelazo grafit Metastabilny żelazo cementyt

KOROZJA. Korozja kontaktowa z depolaryzacja tlenową 1

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2016/17)

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

W8 40. Para. Równanie Van der Waalsa Temperatura krytyczna ci Przemiany pary. Termodynamika techniczna

Nazwy pierwiastków: A +Fe 2(SO 4) 3. Wzory związków: A B D. Równania reakcji:

TERMOCHEMIA SPALANIA

Stopień wyekstrahowania w układzie ciecz ciecz

Właściwości kryształów

Krystalizacja. Zarodkowanie

Właściwości koligatywne

Podstawy termodynamiki

TERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Zespół kanoniczny N,V, T. acc o n =min {1, exp [ U n U o ] }

100 29,538 21,223 38,112 29, ,118 24,803 49,392 41,077

Ćwiczenie VII: RÓWNOWAGA W UKŁADZIE DWUSKŁADNIKOWYM CIAŁO STAŁE CIECZ

Kryteria oceniania z chemii kl VII

ZALEŻNOŚĆ CIŚNIENIA PARY NASYCONEJ WODY OD TEM- PERATURY. WYZNACZANIE MOLOWEGO CIEPŁA PARO- WANIA

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Kalorymetria. 1. I zasada termodynamiki, Prawo Hessa, Prawo Kirchhoffa (graficzna interpretacja), ciepło właściwe, termodynamiczne funkcje stanu.

KRYTERIA OCEN Z FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA

Transkrypt:

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii 8.1.21 Zad. 1. Obliczyć ciśnienie potrzebne do przemiany grafitu w diament w temperaturze 25 o C. Objętość właściwa (odwrotność gęstości) V = 1/ ρ dla grafitu wynosi.444 cm 3 /g, a S dla diamentu.284 cm 3 /g, współczynniki ściśliwości κ T (przyjąć jako stałe) wynoszą dla grafitu 3.4. 1-8 kpa -1, a dla diamentu.187. 1-8 kpa -1. Standardowa (tj. dla p = 1 kpa, T = 298 K) entalpia swobodna molowa przemiany C(grafit) C(diament) G =2.868 kj/mol. NaleŜy rozwaŝyć zaleŝność entalpii swobodnej od ciśnienia. Wynik powinien zgadzać się punktem na wykresie fazowym węgla. Przedyskutuj techniczne moŝliwości otrzymywania fazy diamentu z fazy grafitu lub z fazy ciekłej węgla. Zad. 2. Przyjmując, Ŝe ciśnienie atmosferyczne zmienia się z wysokością nad ziemią wg wzoru barometrycznego (izotermicznego, dla średniej temperatury powietrza T = 2 o C) obliczyć temperaturę wrzenia wody w górach na wysokości h = 3 m. Przyjmujemy, Ŝe entalpia molowa standardowa parowania wody = 4.7 kj/mol. Krzywa równowagi ciecz-para jest opisana przez równanie Clapeyrona. MoŜemy załoŝyć, Ŝe powietrze składa się głównie z azotu o masie molowej 28 g/mol, przyspieszenie grawitacyjne g = 1 m/s 2. Jak przybliŝyć zmianę objętości molowej podczas parowania? Komentarz: rzeczywiste warunki w atmosferze nie są izotermiczne, średnia temperatura zaleŝy od wysokości jak na rys. (spadek o ok. 7 o C/km do wys. ok. 1 km), ale w przybliŝeniu do wysokości ok. 1 km wzór barometryczny ln p h jest spełniony. S H par źródło danych dokument: US Standard Atmosphere, NASA, 1976

Zad. 3. Równowaga roztworów idealnych termodynamiczne wyprowadzenie linii równowagi faz w dwuskładnikowym roztworze idealnym ( H miesz = ) ciecz-ciało stałe korzystając z równości potencjałów chemicznych kaŝdego ze składników w dwu fazach. Potencjał chemiczny składnika: µ ( T, x) = µ S( T T ) + RT ln x, gdzie x = 1 jest składem molowym (względnym stęŝeniem) składnika w danej fazie, µ jest potencjałem chemicznym czystego składnika w temperaturze T, zaś S jest entropią molową czystego składnika w danej fazie. Pojęcie i wartość współczynnika segregacji. Zad. 4. Dla układu dwuskładnikowego Si-Ge, będącego w dobrym przybliŝeniu układem roztworów idealnych w fazach ciekłej i stałej, omówić regułę dźwigni, czyli przedyskutować skład fazowy mieszaniny w określonej temperaturze. Zad. 5. Równowaga roztworów nieidealnych - statystyczne wyprowadzenie energii Gibbsa dla roztworów podwójnych z oddziaływaniami. Dyskusja rozdzielenia składów lub istnienia fazy związku chemicznego jako konsekwencji oddziaływań międzyatomowych. Przykład: dlaczego wykres fazowy w układzie Ag-Cu zasadniczo róŝni się od wykresu fazowego Si-Ge? Zad. 6. Przedyskutować skład fazy roztworu stałego dla przypadku powolnego zachodzenia przemiany fazowej roztwór ciekły roztwór stały w pewnej porcji materiału, przy uwzględnieniu współczynnika segregacji składnika. Przykład zmienności składu: tzw. oczyszczanie strefowe.

Zad. 7. Przykłady wykresów fazowych układy III-V (istnienie podobnych związków chemicznych) oraz III-VI (silna zmienność faz w zaleŝności od rodzaju pierwiastka). Omówić jakie fazy istnieją w kaŝdym z układów podwójnych pokazanych na wykresach. Komentarz: przyczyna istnienia duŝej róŝnorodności faz w układach III-VI (ogólnie w układach innych niŝ typu N - (8-N), gdzie N jest walencyjnością pierwiastka) są b. trudne do zidentyfikowania.

Zad. 8. Dyskusja składu roztworów pierwotnych w układach Ag-(metale róŝnowartościowe). Srebro jest metalem jednowartościowym, czyli posiada jeden elektron walencyjny (konfiguracja 4d 1 5s 1 ). Posiada strukturę krystaliczną fcc, w której komórka elementarna jest sześcianem z dodatkowymi atomami w środku kaŝdej ściany (czyli są 4 atomy w komórce elementarnej). Dla podanych na wykresach fazowych układów Ag-(metal o danej wartościowości) dla granicznego składu roztworu stałego o strukturze Ag (tzw. roztwór pierwotny) policzyć średnią ilość elektronów walencyjnych przypadających na 1 atom. Jaki wniosek moŝna wyprowadzić z faktu podobnych ilości elektronów na atom dla granicznych składów roztworów pierwotnych dla róŝnych pierwiastków rozpuszczonych w Ag? Wniosek jest treścią jednej z reguł Hume-Rothery ego (1934r.) i jest waŝną obserwacją doświadczalną w fizyce metali.