Chimica fisica - Appunti

Chimica - fisica: nozioni di base

Introduzione alla termodinamica

La termodinamica è una scienza empirica. In passato ci si chiedeva come funzionasse la viva funzione in quelle che erano chiamate macchine a vapore o a scoppio. È costruita su 4 pilastri:

• Principio 0: Definisce la temperatura (t).
• Principio 1: Definisce energia interna (-u).
• Principio 2: Definisce entropia (s).
• Principio 3: Consente a determinare variazioni minime dell'entropia.

Sono principi fisici universalmente validi. La termodinamica può dividersi in classica e statistica. L'intera struttura e storia della termodinamica classica non prevede conto degli aspetti microscopici tra materia (molecole) mentre altre variabili non vengono coinvolte di essa, quindi si vi approccio macroscopico della materia. La termodinamica statistica intende un approccio microscopico della materia in via un accurato e quantitativo; collega l'entrailotic molecolare alle grandezze termodinamiche. La termodinamica risponde molte domande di carattere fisico che la meccanica non può spiegare.

Definizioni e nozioni base di termodinamica

Sistema: La parte dell'universo a cui voglio studiare le proprietà.

Ambiente: La parte restante dell'universo.

Confine: La superficie che divide sistema e ambiente.

Il sistema può essere:

• Aperto: Scambia massa ed energia con l'ambiente circostante.
• Chiuso: Non scambia con l'ambiente solo energia.
• Isolato: Non scambia con l'ambiente né massa né energia.

Il confine può essere (le sue parti):

• Diatermico: La barriera si chiama diatermica se permette il suo scambio di energia solo come calore.
• Adiabatico: Dove viene scambio minimizzando lo scambio di calore.
• Incompermeabile: No scambio materiali.
• Completamente permeabile: Permette lo scambio di materiali.
• Permettere parzialmente permeabile il passaggio di solvente e non di soluto.

Per descrivere un sistema bisogna considerare:

1. Il tipo di sistema.
2. Tipo di variabili considerare macroscopiche pT, V, v, m.
3. Scala e dimensioni.
4. Scelta delle variabili che rimangono in equilibrio.
5. Numero di componenti indipendenti.

Nozioni avanzate

La termodinamica è una scienza empirica. In passato ci si chiedeva come funzionassero la stufa a legna, le macchine a vapore o a scoppio. È costruita su 4 principi:

• Principio 0: Definisce la temperatura (T).
• Principio 1: Definisce l’energia interna (U).
• Principio 2: Definisce l’entropia (S).
• Principio 3: Consente a determinare variazioni minime dell’entropia.

Sono principi fisici universalmente validi. La termodinamica può dividersi in classica e statistica. L’intera struttura e teoria della termodinamica classica non prende conto degli approcci microscopici, è ideale e media altre variabili non venivano coinvolte né si bada. Quindi si usa di un approccio macroscopico della materia. La termodinamica statistica invece ha un approccio microscopico della materia. Vi è già un rapporto quantitativo e si collegano esperimenti macroscopici alle grandezze termodinamiche. La termodinamica risponde molte domande di carattere fisico che la meccanica non può spiegare.

Definizioni e notazioni base di termodinamica

Sistema: La parte dell’universo in cui vogliamo studiare le proprietà.

Ambiente: La parte restante dell’universo.

Confine: La superficie che divide sistema e ambiente.

Il sistema può essere:

• Aperto: Scambia massa ed energia con l’ambiente circostante.
• Chiuso: Scambia con l’ambiente solo energia.
• Isolato: Non scambia con l’ambiente né massa né energia.

Il confine può essere (o le sue parti):

• Rigido: Il materiale con cui si chiama deformabile se permette lo scambio di energia sotto forma di calore.
• Immobile: Non permette il passaggio di massa.
• Materiale: Modificabile dove viene seguito limitando lo scambio di energia.
• Impenetrabile: Non permette lo scambio di materia.
• Deformabile: Permette lo scambio di massa e energia.
• Impermeabile: Non permette passaggio di solvente ma non di soluto.

Per descrivere un sistema bisogna considerare:

• Unitarietà del sistema con proprietà macroscopiche
• Proprietà intensive e estensive
• Scalabilità
• Stati e trasformazioni di equilibrio
• Numero dei componenti indipendenti

Le proprietà del sistema si dividono in 2 classi:

• Estensive: Dipendono dalla quantità di materia dei sistemi m, M, V.
• Intensive: Non dipendono dalla quantità di materia dei sistemi t, p, ϱ.

Un sistema omogeneo le proprietà intensive costanti in ogni punto. Se le proprietà in un sistema cambiano si chiama eterogeneo. Massa in cui le proprietà non cambiano = se eterogeneo. Si divide in modo arbitrario si chiama fase.