Równowaga fazowa. Przykładowo: 1. H 2 O (c) w mieszaninie H 2 O (c) + H 2 O (s) 2. mieszanina opiłek żelaza i sproszkowanej siarki

Podobne dokumenty
Warunki izochoryczno-izotermiczne

Podstawy termodynamiki

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

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

TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Wykład 10 Równowaga chemiczna

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

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

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

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

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

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

Odwracalność przemiany chemicznej

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Budowa stopów. (układy równowagi fazowej)

Ćwiczenie VII: RÓWNOWAGA W UKŁADZIE DWUSKŁADNIKOWYM CIAŁO STAŁE CIECZ

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

I piętro p. 131 A, 138

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Analiza termiczna Krzywe stygnięcia

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

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

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

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

TERMODYNAMIKA PROCESOWA

CHEMIA FIZYCZNA ZTiM

Diagramy fazowe graficzna reprezentacja warunków równowagi

Fizyka, technologia oraz modelowanie wzrostu kryształów

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

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

Chemia - laboratorium

Prężność pary nad roztworem

Wykład 3. Entropia i potencjały termodynamiczne

Spis treści. PRZEDMOWA. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ. 13 I. POJĘCIA PODSTAWOWE W TERMODYNAMICE. 19

Chemia fizyczna. Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

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

Zadania treningowe na kolokwium

Podstawy termodynamiki.

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

Termodynamika. Cel. Opis układu niezależny od jego struktury mikroskopowej Uniwersalne prawa. William Thomson 1. Baron Kelvin

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

Wykresy równowagi fazowej. s=0

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

Badanie zależności temperatury wrzenia cieczy od ciśnienia

Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak

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

a) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...

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

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

Entropia - obliczanie. Podsumowanie

II Zasada Termodynamiki c.d.

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Podstawowe definicje

Podstawowe pojęcia 1

Laboratorium z chemii fizycznej. Zakres zagadnień na kolokwia

Stany równowagi i zjawiska transportu w układach termodynamicznych

Przemiany termodynamiczne

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

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

WYKŁAD 7. Diagramy fazowe Dwuskładnikowe układy doskonałe

Fizyka statystyczna Fenomenologia przejść fazowych. P. F. Góra

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

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

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

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

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

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

Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

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

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

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

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

Instrukcja dla uczestnika

RÓWNOWAGI W UKŁADACH WIELOFAZOWYCH

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

Zjawiska powierzchniowe

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Równowaga w układach termodynamicznych. Katarzyna Sznajd-Weron

Termochemia efekty energetyczne reakcji

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Podstawowe pojęcia 1

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

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

Badanie równowag ciecz para w układach dwuskładnikowych

Procentowa zawartość sodu (w molu tej soli są dwa mole sodu) wynosi:

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Podstawowe definicje

Roztwory rzeczywiste (1)

Ćwiczenie 7. Układ dwuskładnikowy równowaga ciało stałe-ciecz.

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

Transkrypt:

WYKŁAD 5

RÓWNOWAGA FAZOWA

Równowaga fazowa Faza każda fizycznie lub chemicznie odmienna część układu, jednorodna, dającą się mechanicznie (lub odpowiednio dobraną metodą fizyczną) oddzielić od reszty układu. Przykładowo: 1. H 2 O (c) w mieszaninie H 2 O (c) + H 2 O (s) 2. mieszanina opiłek żelaza i sproszkowanej siarki dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Równowaga fazowa Składniki niezależne układu (liczba składników niezależnych, n) danego układu to najmniejsza liczba składników rozpatrywanego układu niezbędna do zbudowania każdej fazy układu w dowolnej ilości. Uwaga! W przypadkach kiedy między składnikami układu mogą zachodzić reakcje chemiczne, liczbę składników niezależnych układu oblicza się, odejmując od ogólnej liczby składników (tj. ogólnej liczby substancji, z jakich składa się rozpatrywany układ) liczbę niezależnych równań reakcji chemicznych. dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Warunki równowagi fazowej Warunkiem równowagi termodynamicznej w układzie wielofazowym i wieloskładnikowym jest równość potencjałów chemicznych (µ) poszczególnych składników we wszystkich fazach. Warunek powyższy można zapisać za pomocą układu równań (przy T, p = const): µ 1 (1) = µ 1 (2) = µ 1 (3) =... µ 1 (j) =... = µ 1 (f) µ 2 (1) = µ 2 (2) = µ 2 (3) =... µ 2 (j) =... = µ 2 (f) µ n (1) = µ n (2) = µ n (3) =... µ n (j) =... = µ n (f) Indeksy dolne przy symbolu na potencjał chemiczny µ określają umownie rodzaj składnika (czyli rodzaj substancji stanowiącej dany składnik). Łączna liczba składników układu wynosi n. Indeksy górne określają rodzaj fazy, przy czym łączna liczba faz w układzie niech będzie równa f. dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Wykres równowag fazowych Topnienie (T) Krzepnięcie (K) Parowanie (P) Skraplanie (Sk) Sublimacja (S) Resublimacja (R)

Reguła faz Gibbsa Równanie pozwalające obliczyć liczbę stopni swobody (s) z liczby składników niezależnych (n) oraz liczby faz układu (f). liczba stopni swobody liczba składników niezależnych s = n + 2 - f liczba faz układu en.wikipedia.org/wiki Josiah Willard Gibbs amerykański fizyk teoretyk, profesor Uniwersytetu Yale Stopnie swobody (s) jest to liczba parametrów (intensywnych), które możemy zmieniać niezależnie (w pewnych granicach), nie powodując zmiany liczby faz układu (tj. nie naruszając współistnienia faz).

Reguła faz Gibbsa Równanie pozwalające obliczyć liczbę stopni swobody (s) z liczby składników niezależnych (n) oraz liczby faz układu (f): s = n + 2 - f en.wikipedia.org/wiki Josiah Willard Gibbs amerykański fizyk teoretyk, profesor Uniwersytetu Yale Liczba składników niezależnych (n): n = liczba składników liczba równań niezależnych

Reguła faz Gibbsa Równanie pozwalające obliczyć liczbę stopni swobody (s) z liczby składników niezależnych (n) oraz liczby faz układu (f): s = n + 2 - f en.wikipedia.org/wiki Josiah Willard Gibbs amerykański fizyk teoretyk, profesor Uniwersytetu Yale Liczba stopni swobody jest tym większa im większa jest liczba składników i im mniejsza jest liczba faz w równowadze.

Zredukowana reguła faz W przypadku układów skondensowanych niewielkie zmiany ciśnienia wpływają w sposób znikomy na położenie równowagi faz, wtedy: s = n + 1 f en.wikipedia.org/wiki Josiah Willard Gibbs amerykański fizyk teoretyk, profesor Uniwersytetu Yale gdzie: liczba stopni swobody (s), liczba składników niezależnych (n), liczba faz układu (f).

Wykresy równowag fazowych w układach jednoskładnikowych Większość reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych (np. parowania, krystalizacji lub sublimacji), z jakimi ma do czynienia chemik zarówno w laboratorium naukowym jak i w produkcji przemysłowej, przebiega w układach wielofazowych, przy czym najczęściej poszczególne fazy stanowią tzw. fazy mieszane czyli, roztwory. Przykład układu wielofazowego jednoskładnikowego stanowi układ równowagi fazowej wody. A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Na podstawie reguły faz Gibbsa możemy tu rozróżnić trzy przypadki: 1. f = 1, s = n + 2 f = 1 + 2-1 = 2; 2. f = 2, s = n + 2 f = 1 + 2 2 = 1; 3. f = 3, s = n + 2 f = 1 + 2 3 = 0. Uwaga! układ jest jednoskładnikowy, czyli n = 1 układ równowagi fazowej wody Równowagę fazową w tych trzech przypadkach przedstawiono za pomocą diagramu we współrzędnych p T. Linie oddzielające powyższe obszary (krzywe AB, AF i AD) stanowią zbiór punktów o współrzędnych równych wartościom p, T, przy których odpowiednie fazy mogą pozostawać ze sobą w równowadze. Układ w tym przypadku ma jeden stopień swobody (jest jednozmienny). A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Punkt A, tj. punkt przecięcia trzech wspomnianych wyżej krzywych, nazywa się punktem potrójnym. W przypadku wody jego współrzędne wynoszą: 0,0098 o C i 6,3. 10 2 Pa (4,58 mm Hg). Układ w tym punkcie nie ma ani jednego stopnia swobody (jest zero zmiennych): zmiana, nawet minimalna, temperatury lub ciśnienia musi spowodować zanik przynajmniej jednej fazy. Przedłużenie krzywych odpowiadających równowadze dwóch faz, poza punkt A, odpowiada równowadze metatrwałej układu. Odcinek AC odpowiada równowadze metatrwałej wody i pary. punkt potrójny układ równowagi fazowej wody A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

TERMODYNAMIKA ROZKŁADU CIAŁ STAŁYCH

Rozkład termiczny AB (sk) A (sk) + B (g), ΔH o > 0 gdzie: AB (sk) węglan, tlenek, siarczan, siarczek w fazie skondensowanej A (sk) tlenek, metal lub siarczek w fazie skondensowanej, B (g) gaz, w którym może być CO 2, SO 2, O 2, S. W powyższym procesie należy rozróżnić trzy przypadki: 1. Obie substancje stałe praktycznie nie rozpuszczają się w sobie i traktowane są jako samodzielne fazy; 2. Substancje w fazie skondensowanej rozpuszczają się w sobie; 3. Substancje w fazie skondensowanej rozpuszczają w innej substancji R ( przypadek spotykany w metalurgii). dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Rozkład termiczny węglanów M x (CO 3 ) (s) M x O y(s) + yco 2(g), ΔH o > 0 Jakie czynniki będą sprzyjać zachodzeniu powyższej reakcji w prawo? Ale jest to reakcja odwracalna. W stanie równowagi istnieją obok siebie dwie fazy stałe oraz jedna gazowa. dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Rozkład CaCO 3 Węglan wapnia występuje w czterech odmianach, z których dwie są trwałe jedynie w zakresie bardzo wysokich ciśnień, natomiast dwie występują w przyrodzie w postaci minerałów aragonitu oraz kalcytu Aragonit, źródło: wikimedia kalcyt, źródło: wikimedia dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Układ CaCO 3, CaO, CO 2 W układzie złożonym ze składników CaCO 3, CaO, CO 2, rozpatrywanym w temperaturze kilkuset stopni Celsjusza zachodzić reakcja: CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g), Δ H o > 0 Ogólna liczba składników wynosi 3, lecz liczba składników niezależnych (n) wynosi: n = 3 1 = 2 liczba składników liczba równań niezależnych Parametrami, które opisują układ jednoznacznie pod względem termodynamicznym, są: ciśnienie, temperatura oraz stężenia wszystkich składników we wszystkich fazach układu. Układ niezależnych równań reakcji chemicznych jest to taki układ równań chemicznych, w którym żadne równanie nie może być otrzymane przez liniową kombinację równań pozostałych. dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Wykresy równowag chemicznych Częstym sposobem przedstawiania równowag chemicznych są wykresy zależności stałej równowagi albo równowagowego składu chemicznego reagentów od temperatury. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) Przyjmując CaCO 3 i CaO jako fazy czyste i zakładając doskonałe w przybliżeniu zachowanie się CO 2, otrzymamy: otrzymujemy: oraz a CO p 2 CO 2 gdzie: - ciśnienie cząstkowe CO 2, prężność dysocjacji (rozkładu), prężność rozkładowa CaCO 3 dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Wykresy równowag chemicznych Częstym sposobem przedstawiania równowag chemicznych są wykresy zależności stałej równowagi albo równowagowego składu chemicznego reagentów od temperatury. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) Krzywą równowagi omawianej reakcji w postaci wykresu zależności od temperatury Krzywa równowagi jest więc miejscem geometrycznym punktów, których współrzędne (p CO2, T) określają warunki współistnienia wszystkich trzech faz układu: CaCO 3(s), CaO (s), CO 2(g). A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

W układzie: - ogólna liczba składników = 3, - liczba równań niezależnych reakcji chemicznych równa 1, - dwa składniki niezależne (n): n = 3 1 = 2 Liczba stopni swobody (s) w przypadku współistnienia 3 faz wynosi 1: układ równowagi fazowej CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) s = n + 2 f = 2 + 2 3 = 1 Obierając arbitralnie wartości jednego z parametrów intensywnych, tj. T lub p CO2, wyczerpujemy ten jedyny w układzie stopień swobody, a zatem bez spowodowania zaniku jednej z powyższych faz CaCO 3(s) lub CaO (s), nie można by przyjąć dowolnie wartości drugiego parametru intensywnego. A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Na przykład dla temperatury T = T 1 tylko jedna wartość p CO2 = p 1 (którą odczytujemy na krzywej równowagi) odpowiada równowadze wszystkich faz. W punkcie (T 1, p 1 ) równowaga wszystkich trzech faz. Obszar położony nad krzywą równowagi (obszar I) odpowiada współistnieniu faz CaCO 3(s) i CO 2(g). Obszar położony pod krzywą równowagi (obszar II) odpowiada współistnieniu faz CaO (s) i CO 2(g). Liczba stopni swobody tych obszarów wynosi 2: (s) dla obu układ równowagi fazowej CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) obszar I s = n + 2 f = 2 + 2-2 = 2 Oznacza to, że w każdym z nich, bez naruszenia współistnienia faz, można arbitralnie obrać wartości dwóch zmiennych, tj. temperatury i ciśnienia. obszar II A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Sytuacja 1 Zakłócenie równowagi: w temperaturze T = T 1 zmieniamy ciśnienie z p 1 p, przy czym p > p 1 zgodnie z regułą Le Chateliera przesunięcie w lewo układ równowagi fazowej CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) zanika faza CaO (s) W punkcie (T 1, p ) ustala się nowy stan równowagi przy współistnieniu faz CaCO 3(s) i CO 2(g) obszar I Obszar I Współistnienie faz: CaCO 3(s) i CO 2(g) Liczba stopni swobody (s): obszar II s = n + 2 f = 2 + 2-2 = 2 A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Sytuacja 2 Zakłócenie równowagi: w temperaturze T = T 1 zmieniamy ciśnienie z p 1 p, przy czym p < p 1 zgodnie z regułą Le Chateliera przesunięcie w prawo (rozkład) układ równowagi fazowej CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) zanika faza CaCO 3(s) W punkcie (T 1, p ) ustala się nowy stan równowagi przy współistnieniu faz CaO (s) i CO 2(g) obszar I Obszar II Współistnienie faz CaO (s) i CO 2(g) Liczba stopni swobody (s): obszar II s = n + 2 f = 2 + 2-2 = 2 A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Temperatura inwersji po przekroczeniu temperatury T = T inw. (temperatura inwersji) T = T inw. temperatura inwersji zanika faza CaCO 3(s) następuje samorzutny rozkład: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) linia przerywana: wartość ciśnienia p CO2 = 10 5 Pa (1atm) dla węglanu wapnia T inw. = 1283K = 910 o C obszar I Temperatura inwersji temperatura, w której prężność gazów wydzielających podczas rozkładu osiąga wartość ciśnienia zewnętrznego, wynoszącego zwykle 1013 hpa. Dla węglanów: obszar II T inw. MgCO3 < T inw. CaCO3 < T inw. BaCO3 A. Staronka, Chemia fiizyczna, Wyd. AGH. Kraków 1994

Podsumowanie termodynamiki (1) Termodynamika informacje o ilościach ciepła i/lub pracy wymienianych między układem a otoczeniem, kiedy układ ze stanu równowagi 1 przechodzi w stan równowagi 2. W określonych warunkach ilości ciepła można wyrazić przy pomocy funkcji stanu takich jak: energia wewnętrzna U, entalpia H (Q v = U oraz Q p = H ). Gdy chodzi o ilości pracy (maksymalnej), to dogodnie jest, wyrazić je za pomocą innych funkcji stanu. Są to: energia swobodna F (w procesach izotermiczno-izochorycznych L max uż. = L max L obj = F), entalpia swobodna G (w procesach izotermiczno-izobarycznych L max uż. = L max Lobj. = G ). Podstawowymi korzyściami wynikającymi z powyższych równań jest to, że w przypadku określonych rodzajów procesów ( to jest T,v = const. lub T,p = const. ), z którymi zresztą spotykamy się najczęściej w praktyce, nie musimy się martwić o to, jak droga procesu wpływa na wyliczone z nich ciepło reakcji, czy maksymalną pracę użyteczną (wartości przyrostów funkcji stanu nie zależą przecież od drogi procesu). dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Podsumowanie termodynamiki (2) W termodynamice istotne jest, czy rozpatrywany proces w określonych warunkach, a więc przy zadanych wartościach temperatury, ciśnienia i stężeń reagentów (ściślej aktywnościach), w ogóle może, czy też nie może zajść. Kryteria rozstrzygające te wątpliwości są bardzo proste i, co równie ważne, stosunkowo łatwo dające się obliczyć. Jeżeli rozpatrywany proces zachodzi bez pracy objętościowej ( Lobj. = 0 ), to: w warunkach izotermiczno-izochorycznych powyższe kryterium stanowi słabą nierówność F 0 w warunkach izotermiczno-izobarycznych G 0. dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Podsumowanie termodynamiki (3) Jeżeli wyliczone wartości F ( przy T,v = const. ) lub G ( przy T,p = const. ): - gdy < 0, to dany proces mógłby zachodzić tylko w kierunku odpowiadającym zapisowi równania reakcji ( substraty produkty). - gdy > 0, to samorzutny proces mógłby zachodzić tylko w kierunku przeciwnym (substraty produkty). - gdy równe 0 (lub bliskie 0), to proces rozpatrywany nie może zachodzić w żadnym kierunku (stan równowagi). dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Podsumowanie termodynamiki (4) Kryterium entropowe S 0 jest tu na ogół mniej wygodne do stosowania, gdyż wymaga znajomości zmiany entropii nie tylko układu, ale i otoczenia, co często napotyka na trudności. Wszystkie najważniejsze równania termodynamiczne można wyprowadzić ze znanych od dawna ogólnych praw, zwanych zasadami termodynamicznym (I-szą, II-gą i III-cią). dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

Literatura [1] K. Pigoń, Z. Ruziewicz: Chemia Fizyczna, PWN, Warszawa 2014. [2] A. Staronka. Chemia fizyczna. Wyd. AGH 1994 (i dalsze wydania). [3] S. K. Bose, S. Roy: Principles of Metallurgical Thermodynamics, Universites Press 2014. dr hab. Beata Grabowska Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, WO AGH

koniec