Appunti Chimica Fisica I (Termodinamica Chimica), ideale per tutti i corsi che interessano la termodinamica chimica

CHIMICA FISICA I

variabile intensa: ha lo stesso valore in tutti i pti (P, densità,...)

variabile estensiva: prese due parti a, b, la variabile X per a+b sono X=X_a+X_b (volume)

eq.materiale: la reaz. è così lento che può essere considerato la miscela come non reattiva

pareti: rigide, impermeabili, permeabili, semipermeabili, adiabatiche (non fa passare né calore né materia), diatermica (fa passare calore)

Principio zero della termodinamica

Due sistemi, ciascuno separatamente in equilibrio con termico con un terzo sistema sono in equilibrio termico tra loro

Temperatura

È la proprietà che determina se due sistemi sono in equilibrio termico tra loro

A pressione atmosferica

• la temperatura a cui solido e liquido coesistono è detta punto di fusione normale (PFN o NMP)
• se liquido e vapore coesistono punto di ebollizione normale (PEN o NBP)
• se solido e vapore coesistono, punto di sublimazione normale (PSN o NSP)

Tutte e tre le fasi coesistono in equilibrio nel punto triplo (PT o TP), a un determinato valore di pressione e temperatura.

273,15 K = 0^oC

Dato V = V/n volume molare, l’equazione di stato di gas reali è

lim_p-0 pV = RT     R=0,082 L atm mol^-1 K^-1 =0,08314 L bar mol^-1 K^-1

Se p non tende a zero, il gas non si comporta come un gas perfetto. Definiamo Z come il rapporto di compressione di un gas, per un gas ideale Z=1, per un gas reale Z ≠ 1     Z = pV/RT

Chimica Fisica I

variabile intensiva: ha lo stesso valore in tutti i pti (p, densità,...)

variabile estensiva: prese due parti a,b, la variabile X per ab: X = Xa + Xb (volume)

eq. materiale: la reaz. è così lenta che può essere considerata la miscela come non reagita

pareti: rigide, impermeabili, permeabili, semipermeabili, adiabatiche (non fa passare né calore né materia), diatermica (fa passare calore)

Principio zero della termodinamica

Temperatura

A pressione atmosferica

• la temperatura a cui solido e liquido coesistono è detta punto di fusione normale (PFN o NMP)
• se liquido e vapore coesistono punto di ebollizione normale (PEN o NBP)
• se solido e vapore coesistono punto di sublimazione normale (PSN o NSP)

Se tutte e tre le fasi coesistono in equilibrio nel punto triplo (PT o TP), a un determinato valore di pressione e temperatura.

273,15 K = 0ºC

Dato V = V/n volume molare, l'equazione di stato dei gas reali è

lim pV = RT R=0,082 l atm mol^-1 K^-1 = 0,08314 l_bar mol^-1 K^-1

Se p non tende a zero, il gas non si comporta come un gas perfetto. Definiamo Z come il rapporto di compressione di un gas; per un gas ideale Z=1, per un gas reale Z ≠ 1

Z = V RT

Fissati p_c, V̅, Z varia al variare della temperatura T.

Equazione di stato del viriale

- per lo sviluppo in serie delle pressioni:

Z ≡ ^pV̅/_RT = 1 + B_pp + C_pp² + D_pp³ + ...

- per lo sviluppo in serie di ¹/_V̅

Z ≡ ^pV̅/_RT = 1 + ^B_v/_V̅ + ^C_v/_V̅² + ^D_v/_V̅³ + ...

Nell'intervallo 0-40 atm i soli termini significativi dello sviluppo sono i primi due cioè 1 e B_pp / ^B_v/_V̅

B_p = ^B_v/_RT i coefficienti dipendono da temperatura e natura del gas

Temperatura di Boyle

La temperatura per cui B_p = B_v = 0 si chiama t.d. Boyle (T_B) e rappresenta la t. per cui il gas reale si comporta come il gas ideale (se siamo tra 0 e 40 atm). A quella temp. Z ≡ 1. Usando l'eq. di Van der Waal

la temp. di Boyle si ha quando T_B = ^2a/_bR

Punto critico:

insieme di particolari condizioni di temperatura e pressione con cui una sostanza può esistere come miscela bifase gas-liquido. Dati p_c (pressione critica), V_c (vol. mol. critico) e T_c (temp. critica) si ha per tutti i gas

Z_c = ^{p_c V_c}/_RTc ≅ 0.3

Cioè al punto critico tutti i gas s