Entropia - obliczanie. Podsumowanie

Podobne dokumenty
Entropia - obliczanie. Podsumowanie

I piętro p. 131 A, 138

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Ciepła tworzenia i spalania (3)

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA

Podstawy termodynamiki

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Inżynieria Biomedyczna Wykład V

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Kiedy przebiegają reakcje?

Kontakt,informacja i konsultacje

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Kiedy przebiegają reakcje?

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Zasady termodynamiki

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

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

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

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

Termochemia elementy termodynamiki

Fizyka Termodynamika Chemia reakcje chemiczne

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

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

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

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

CHEMIA NIEORGANICZNA. Andrzej Kotarba Zakład Chemii Nieorganicznej Wydział Chemii I pietrop. 131 A. WYKŁAD -3

Inżynieria Biomedyczna. Wykład IV i V

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

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Miejsce biofizyki we współczesnej nauce. Obszary zainteresowania biofizyki. - Powrót do współczesności. - obiekty mikroświata.

Odwracalność przemiany chemicznej

Prawo Hessa. Efekt cieplny reakcji chemicznej lub procesu fizykochemicznego

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

II zasada termodynamiki Sens i pojęcie entropii Obliczanie zmian entropii Związki entropii z funkcjami termodynamicznymi

II zasada termodynamiki Sens i pojęcie entropii Obliczanie zmian entropii Związki entropii z funkcjami termodynamicznymi

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

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

Obraz statyczny układu

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

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

Wykład FIZYKA I. 14. Termodynamika fenomenologiczna cz.ii. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

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

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

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

Podstawy termodynamiki

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

Termodynamika. Część 4. Procesy izoparametryczne Entropia Druga zasada termodynamiki. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Stany równowagi i zjawiska transportu w układach termodynamicznych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

S ścianki naczynia w jednostce czasu przekazywany

WYKŁAD 3 TERMOCHEMIA

PODSTAWY TERMODYNAMIKI

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

kryterium samorzutności, pojęcie równowagi chemicznej, stała równowagi, pojęcie trwałości i nietrwałości,

Podstawy termodynamiki.

Termodynamika (1) Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. poniedziałek, 23 października 2017

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część IV - Elementy termodynamiki i kinetyki chemicznej

= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A

Roztwory rzeczywiste (1)

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

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

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

Podstawowe definicje

Termodynamika Część 7 Trzecia zasada termodynamiki Metody otrzymywania niskich temperatur Zjawisko Joule'a Thomsona Chłodzenie magnetyczne

I. Podstawowe pojęcia termodynamiki Termodynamika (nauka o transformacjach energii; zajmuje się badaniem efektów energetycznych przemian fizycznych i

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

Stany materii. Masa i rozmiary cząstek. Masa i rozmiary cząstek. m n mol. n = Gaz doskonały. N A = 6.022x10 23

WYZNACZANIE ZMIAN ENTROPII

TERMODYNAMIKA PROCESOWA

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

TERMODYNAMIKA Termodynamika chemiczna ilościowym opisem efektów energetycznych towarzyszących przemianom oraz przewidywaniem możliwości samorzutnego

Inżynieria Biomedyczna. Wykład IV Elementy termochemii czyli o efektach cieplnych reakcji

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Analiza termiczna Krzywe stygnięcia

1 Kinetyka reakcji chemicznych

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

TERMODYNAMIKA IM. Semestr letni

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

Elementy termodynamiki chemicznej. Entalpia:

FIZYKA STATYSTYCZNA. d dp. jest sumaryczną zmianą pędu cząsteczek zachodzącą na powierzchni S w

Wykład 5. Kalorymetria i przejścia fazowe

Dr Andrzej Bąk Wykład KRIOGENIKA

Sprawdzian z działu: Zmiany stanu skupienia

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

Elementy termodynamiki

Enzymologia I. Kinetyka - program Gepasi. Uniwersytet Warszawski Wydział Biologii Zakład Regulacji Metabolizmu

Elementy termodynamiki i wprowadzenie do zespołów statystycznych. Katarzyna Sznajd-Weron

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Krótki przegląd termodynamiki

Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kierownik przedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowski

Podstawowe pojęcia 1

Transkrypt:

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:

Entropia, jako miara uporządkowania () GAZ Chem. Fiz. CH II/4 2

Entropia, jako miara uporządkowania (2) CIECZ Chem. Fiz. CH II/4 3

Entropia, jako miara uporządkowania (3) CIAŁO SAŁE Chem. Fiz. CH II/4 4

Entropia, jako miara uporządkowania (4) Ludwig Eduard Boltzmann S k lnw uporządkowanie entropia GAZ CIECZ CIAŁO SAŁE Chem. Fiz. CH II/4 5

Krzywa ogrzewania (). Pconst,3 5 Pa PF2 wrz H 2 tgα H P C P 298K; H PF top PF2 (wrzenie) PF (topnienie) H Chem. Fiz. CH II/4 6

Krzywa ogrzewania (2). Entropia absolutna S top S() S wrz S( ) S() + H + top C + wrz top P, g + wrz top C ( ) d top P, c C P, s ( ) d ( ) d H + wrz par top wrz Chem. Fiz. CH II/4 7

III Zasada ermodynamiki () Ekstrapolacja Debye a: C P a 3 eoremat cieplny Nernsta: Gdy temperatura zmierza do zera bezwzględnego, zmiana entropii towarzysząca dowolnym przemianom fizycznym lub chemicznym dąży do zera: S, gdy lim S Walther Hermann Nernst Chem. Fiz. CH II/4 8

III Zasada ermodynamiki (2) Jeśli entropię każdego pierwiastka w jego najbardziej trwałej postaci przyjmiemy za równą zeru w, to każda substancja ma entropię dodatnią, która dla może przyjmować wartość zero, a która przyjmuje taką wartość dla wszystkich doskonale krystalicznych substancji (także związków chemicznych). Dla substancji doskonałych S() Chem. Fiz. CH II/4 9

III Zasada ermodynamiki (3) emperatura zera bezwzględnego jest nieosiągalna w skończonej liczbie kroków obecny rekord to 2 nk. PV θ g θ z θ η nr θ 3 nagrody Nobla za kriotechnikę (z fizyki): Onnes Heike Kamerlingh - 93 William Francis Giauque - 949 David M. Lee, Robert C. Richardson, Douglas D. Osheroff - 996 g Chem. Fiz. CH II/4

Entropia standardowa () Entropia przemiany fazowej (w temperaturze przemiany fazowej), pod stałym ciśnieniem standardowym. H PF SPF Dla pierwiastków i związków chemicznych jest obliczana zgodnie z podanymi wzorami (uwzględniającymi przemiany fazowe) w temperaturze 298 K, pod ciśnieniem standardowym. Jej wartości (na jeden mol) znajdujemy w tablicach. PF S 298 Chem. Fiz. CH II/4

Entropia standardowa (2) Dla reakcji chemicznych pod stałym ciśnieniem, standardowa molowa entropia obliczana jest wg wzoru: S n n r, 298 msi, pr,298 asi, s,298 i i Entropia jest ekstensywną funkcją stanu. Jednostki: J K -, lub (dla molowej) J K- mol- Chem. Fiz. CH II/4 2

Reguła routona Standardowa molowa entropia parowania w przybliżeniu wynosi 85 J K- mol- Gdy dowolna ciecz paruje, powstaje w przybliżeniu taka sama ilość nieporządku. Odstępstwa od tej reguły obserwuje się, gdy w cieczy istnieją oddziaływania specyficzne, np. woda (9, J K - mol - ), w której istnieją wiązania wodorowe. Chem. Fiz. CH II/4 3

Czy reakcja chemiczna jest samorzutna? () Dana jest reakcja: S(s,romb) + O 2 (g) SO 2 (g) Czy może ona zachodzić samorzutnie w warunkach standardowych? S(s,romb.) H tw298 kj/mol S 298 J/(K mol) 3,8 S u. i. Sukł + Sot > O 2 (g) 25,4 SO 2 (g) -296,83 248,22 S ukł Sr, 298 (248,22) (3,8 + 25,4),28 J/K Hukł 29683 H r, 298 29683 J Sot 996 298 S u. i.,28 + 996 7 J/K > JES!!! Chem. Fiz. CH II/4 4 J/K

Entalpia swobodna () Su. i. S.. u i Su. i. S ukł + S ot H r Sr S H r r gdy : S u i. Su. i.. < H r S - to reakcja jest samorzutna r Josiah Willard Gibbs G H S G H S Chem. Fiz. CH II/4 5

Entalpia swobodna (2) Kryteria samorzutności reakcji: S r > zawsze samorzutna egzotermiczna H r < S r < samorzutna, gdy H r > S r endotermiczna H r > S r > S r < samorzutna, gdy H r < S r nigdy nie jest samorzutna Zawsze musi być: samorzutna, gdy G,P < Chem. Fiz. CH II/4 6

Entalpia swobodna (3) Entalpia swobodna jest funkcją stanu, zatem: zawsze prawdziwe jest G G k -G p Jeżeli proces nie jest samorzutny, to znaczy, że samorzutny jest proces odwrotny (zachodzący w kierunku przeciwnym). Proces nie samorzutny może zostać ewentualnie wymuszony. Chem. Fiz. CH II/4 7

Entalpia swobodna (4) G Dla reakcji chemicznej: n n r, 298 m Gi, tw, pr,298 a Gi, tw, s,298 i i Dla pierwiastków chemicznych w ich trwałej postaci, standardowa molowa entalpia swobodna G 298 Dla związków mówimy o G tw, którą definiujemy analogicznie jak H tw. Chem. Fiz. CH II/4 8

Energia swobodna Dla warunków izochorycznych zdefiniowano inną funkcję stanu, zwaną energią swobodną: F U S F U S Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz Kryterium samorzutności procesów (reakcji chemicznych) zachodzących w warunkach izochorycznych jest: F V, < Chem. Fiz. CH II/4 9

Czy reakcja chemiczna jest samorzutna? (2) Dana jest reakcja: S(s,romb) + O 2 (g) SO 2 (g) Czy może ona zachodzić samorzutnie w warunkach standardowych? G tw298 kj/mol S(s,romb.) O 2 (g) SO 2 (g) -3,9 G r G, 298 twso2,298 JES!!! 3,9 Gr Su. i. H r Sr Sprawdzamy obliczenia z części (). Lewa strona: (298 7,35) / S u. i. 3,9 kj kj Prawa strona: H r S r 296,83 (298,28) / 3,9 k Chem. Fiz. CH II/4 2

Czy reakcja chemiczna jest samorzutna? (3) Dana jest reakcja: NaHCO 3 (s) NaOH(s) + CO 2 (g) Czy może ona zachodzić samorzutnie w warunkach standardowych? NaHCO 3 (s) NaOH(s) CO 2 (g) G tw298 kj/mol ( G G + G ) -85,9-379,7-394,38 r,298 G twnaco,298 3 twco 2,298 twnaoh,298 773,45 + 85,9 78,45 NIE JES!!! k WNIOSEK: Wodorowęglan sodu jest termodynamicznie trwały w warunkach standardowych. Chem. Fiz. CH II/4 2

Entalpia swobodna (5) Zależnie od składu mieszaniny reakcyjnej możemy oczekiwać samorzutnego przebiegu reakcji w prawo, w lewo (samorzutnie przebiega reakcja przeciwna) lub pozostawania przez nią w równowadze. Chem. Fiz. CH II/4 22

Iloraz reakcji Dla reakcji: aa + bb +... mm + nn +... Q a b a a b A B m n am N...... Q c c c a b A B m n cm N...... gdzie aktywności (stężenia) są dowolne odpowiadają konkretnemu, dowolnie wybranemu stanowi mieszaniny reakcyjnej (mogą być nietrwałe w czasie). Gdy skład mieszaniny nie ulega zmianie (reakcja pozostaje w równowadze), to Q K (stała równowagi reakcji), zaś aktywności lub stężenia odpowiadają tzw. składowi równowagowemu mieszaniny reakcyjnej. Chem. Fiz. CH II/4 23