Appunti di chimica Ingegneria Meccanica Sgarbossa, pages 96-123

Lavoro non meccanico ed energia libera

Se è presente lavoro non meccanico (es. lavoro elettrico)

dE = dU = dQ + ΣdW_m + ΣL_EdLm = -PdVdU = dQ - PdV + ΣL_EdQ = (dU - PdV) - ΣL_EdH

In presenza di lavoro utile (non meccanico)

dQ_scatt = dH - ΣL_EdS - ^dQ_cic/_TTdS - (dH - ΣL_E) >> 0dH - TdS ≤ ΣL_EdG ≤ ΣL_EΔG ≤ ΣL_E

L'energia libera per una sostanza varia al variare delle sue condizioni rispetto allo stato standard.

G_i = G^o_i + RTln a_ia_i ≡ attività

L'indice di quanto lo stato della sostanza sia lontano da quello standard.

Se è presente lavoro non meccanico (es. lavoro elettrico)

dE = dU = δQ + δL_m + δL_EδL_m = -P dVdU = δQ - P dV + δL_EδQ = (dU - P dV) - δL_EdH

In presenza di lavoro utile (non meccanico)

δQ_sc = dH - δL_EdS - δQ_c ^c_i / T > 0T dS - (dH - δL_E) > 0dH - T dS ≤ δL_EdG ≤ δL_EΔG ≤ L_E

L'energia libera per una sostanza varia al variare delle sue condizioni rispetto allo stato standard.

G_i = G_i^o + R T ln a_ia_i ≠ attività indice di quanto lo stato della sostanza sia lontano da quello standard

Attività delle sostanze

"A seconda della natura della sostanza i"possieso {'durra'}

• Gas ideale -> Q_i := ^P_i/_P⁰i {'d'ressione ideale}
• Solido o liquido puro -> Q_i := 1 {'d'latetie e' pipi, 'a'}a'ied e sltere
• Soluto in soluzione ideale -> Q_i := ^C_i/_C⁰i {'p'}. C⁰_i = 1 mol {'e'}

-> aA + bB cC + dD

ΔGΔH - T ΔSΔGΣ{G}{o}Σ{G}{o}ΔG₀ ΔG₀-> {'bessiva'} ilc'bibrio{'ne'enpu'} a T

ΔG_S{c'}}{}ΔG_0{spohtee}

ΔG = Σ^o_c + dG^o_dRT ln Q{'d'}+ dG^o_dRT ln Q_i - aG^o_a-qRT ln Q_i - bG^o_b-(cG^o_c+dG^o_d-aG^o_a - bG^o_b+RT ln^a{c'}_{a}/_a^b{c'}bi)

ΔG^oQ = {'cuotente'} {'d'r'e'z'io'}

Tiene conto della composizione del sistema non delle istante

Definizione reazione tra composizione del sistema{@} delre{'delle'sto}

Eqiazione isoterma -> d' Va'Tr'Hop

ΔG_REALE = ΔG_REALE + RT ln(a^c_i/a)/(a^c_i/a)

Equilibrio chimico

ES.2H₂(g) + O₂(g) ⇄ 2H₂O(g)

ΔG = ΔG^o + RT ln ( a_H2O² / (a_H2² · a_O2) )

a_i ≡ P_i + pressione ideale

ΔG = 0 ⇒ condizione di equilibrio

Le attività di ciascun reagente e prodotto rimangono costanti nel tempo

All’equazione

All’equilibrio chimico avremo:

ΔG_reazione = 0

ΔG^o_reaz + RT ln ( a_C^c · a_D^d / (a_A^a · a_B^b) ) = 0

ln ( a_c^c · a_D^d / (a_A^a · a_B^b) ) = -ΔG^o_reaz / RT

{ a_C^c · a_D^d / (a_A^a · a_B^b) } = e^{-ΔGo_reaz / RT} = K ⇒ costante termodinamica di reazione

a_i siano quelle di equilibrio.

Elettrochimica

*Elettrochimica Studia i sistemi in grado di convertire energia chimica (ΔG) in energia elettrica (Le) e viceversa

ΔG_spontanea ξ Le

ΔG_equilibrio = Le

I sistemi elettrochimici si possono distinguere in

• Celle galvaniche (o voltaiche) Consentono di convertire il ΔG di una reazione spontanea in Le prodotto dal sistema

ΔG ΔG | ≤ | Leverso l'esterno | se non posso convertire tutta l'energia diminuisce lavoro elettrico