Chimica inorganica - parte 2

Termodinamica chimica

Trasformazioni reali sono irreversibili

• Una tazza di caffè che si raffredda
• Miscela di 2 o più fluidi
• Processi di invecchiamento

Non possono essere invertite.

Hanno un verso.

Il verso di una trasformazione indica la direzione di spontaneità, cioè la tendenza ad avvenire in una certa direzione.

Trasformazione reversibile

È una trasformazione che dopo aver avuto luogo, può essere invertita riportando il sistema nelle condizioni iniziali senza che ciò comporti alcun cambiamento nel sistema stesso e nell'universo. Non ottenibile nella realtà, ideale.

Una trasformazione reversibile deve essere quasi-statica, ossia deve essere effettuata con delle variazioni infinitesime delle condizioni del sistema in modo che questo possa essere considerato in equilibrio termodinamico in ogni istante. Proprio perché quasi statica, una trasformazione reversibile è irrealizzabile nella pratica, in quanto richiederebbe un tempo infinito per compiersi: essa rappresenta tuttavia un utile modello ideale a cui è possibile approssimare molte trasformazioni reali.

Le trasformazioni reali sono irreversibili.

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Termodinamica chimica

Trasformazioni reali sono irreversibili

• Una tazza di caffè che si raffredda
• Mescolamento di due più fluidi
• Processo di invecchiamento

Non possono essere invertite.

Hanno un verso.

Il verso di una trasformazione indica la direzione di spontaneità, cioè la tendenza ad avvenire in una certa direzione.

Trasformazione reversibile

È una trasformazione che dopo aver avuto luogo, può essere invertita riportando il sistema nelle condizioni iniziali senza che ciò comporti alcun cambiamento nel sistema stesso e nell'universo.

Non ottenibile nella realtà, ideale.

Una trasformazione reversibile deve essere quasi-statica, ossia deve essere effettuata con delle variazioni infinitesime delle condizioni del sistema in modo che questo possa essere considerato in equilibrio termodinamico in ogni istante.

Proprio perché quasi statica, una trasformazione reversibile è irrealizzabile nella pratica, in quanto richiederebbe un tempo infinito per compiersi: essa rappresenta tuttavia un utile modello ideale a cui è possibile approssimare molte trasformazioni reali.

Le trasformazioni reali sono irreversibili.

Il lavoro fatto in una trasformazione reversibile è il lavoro massimo.

Ogni trasformazione fatta per step non-infinitesimali non è reversibile.

Linea = Lim_Δx→0

Spontaneità ed entalpia

Noi vogliamo sapere se una reazione avviene spontaneamente.

ΔH < 0 esotermica.

ΔH > 0 endotermica.

Se le trasformazioni eso ed endo possono essere spontanee.

La spontaneità non dipende dall'entalpia.

H₂O _(l) → H₂O _(g)

ΔH°_vap = 44 kJ/mol > 0

Sistema isolato termicamente

Q=0; L=0 → ΔU=0, I principio.

Sistema disordinato

• Solido cristallino ordinato
• Liquido disordinato
• Liquido più disordinato

• L'ordine di un sistema dipende dell'energia del sistema stesso H, quindi da T.
• Un sistema a ↑ alta T → + disordinato.
• Se due sistemi diversamente disordinati forniscono una certa energia, l'aumento di disordine è maggiore nel sistema con T minore, perché l'altro è già abbastanza disordinato.

Lo dipende da T.

Entropia

Entropia (S): Q/T → entropia.

ΔS = ΔQ/T → trasformazioni reversibili.

ΔS ≥ ΔQ/T → trasformazioni irreversibili.

S determina il grado di disordine di un sistema.

2° principio della termodinamica

Per un processo spontaneo l'entropia totale di un sistema e del suo ambiente, cioè dell'universo, aumenta.

Rispetto al primo principio in cui l'E poz = K, qui il ΔS aumenta.

Disordine interno microscopico.

Un sistema macrostato è descritto da variabili macroscopiche (P,V,T) e formato da tutti i sistemi microstato.

Δ macrostato più probabile.

ΔS maggiore.

L’equazione di Boltzmann

L’entropia di un sistema dipende dal numero di microstati corrispondenti ad un macrostate del sistema.

S = K_B ln W

Il "macrostato" che rappresenta la distribuzione omogenea delle 4 particelle di gas dell'esempio precedente è rappresentato da un numero maggiore di possibili microstati ed è quindi il più probabile e quindi quello ad entropia maggiore.

Un macrostato tende ad assumere uno stato che corrisponde il più alto n^o di microstati che lo compongono.

Sono riempiti entro picosecondi (+ stabilità).

Fine.