Chimica fisica - Appunti

Chimica - Fisica

NOZIONI DI BASE

La termodinamica è una scienza empirica. In passato ci si chiedeva come funzionasse la sua funzione, in quelle che erano chiamate macchine a vapore o a scoppio. È costituita sei principi

Principio 1: Definisce la temperatura (T)

Principio 2: Definisce energia interna (U)

Principio 3: Definisce entropia (S)

Principio 4: Consente di ottenere variazioni quantitative dell'entropia

Sono principi fisici universalmente validi

La termodinamica può dividersi in classica e statistica

L'energia utilizzata e studiata della termodinamica classica viene descritta come dei macroscopici tra due variabili per esempio meccaniche e molte altre variabili non venivano considerate si basa quindi su un approccio macroscopico della materia

La termodinamica statistica invece ha un approccio microscopico della materia, vi è già un concetto di quantizzazione e collega le proprietà molecolari che compongono termodinamica

La termodinamica risponde a molte domande di carattere fisico che la meccanica non può spiegare

Definizioni e nozioni base di termodinamica

• Sistema: la parte dell'universo di 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: scambia con l'ambiente solo energia
• Isolato: non scambia con l'ambiente né massa né energia

Il confine può essere (e le sue parti):

1. La parete del confine si chiama diatermica, se permette lo scambio di energia sotto forma di calore
2. La parete adiabatica dove viene eseguito minimizzando lo scambio di calore
3. Parete permeabile che permette lo scambio di materia
4. Parete impermeabile che non permette lo scambio di materia
5. Compreso nell'adiabatica permeabile e radiante, poiché solitamente non vi è scambio

Per descrivere un sistema bisogna conoscere:

• Il numero di molecole del macrogrande macroscopico: P, T, V, m, n
• Se il sistema è omogeneo ed eterogeneo
• Se è sistema chiuso aperto e/o in equilibrio
• Il numero di componenti indipendenti

Le proprietà dei sistemi si dividono in 2 classi:

a) Extensive: Dipendono dalla quantità di materia del sistema m, V, [....]

b) Intensive: Non dipendono dalla quantità di materia del sistema T, P, Φ= V_m

SISTEMA: Porzione di materia separata dal resto da confini.

I sistemi più semplici che consideriamo sono i sistemi omogenei.

I sistemi omogenei non hanno regioni fisiche distinguibili e hanno la stessa composizione.

• Un sistema liquido con superficie è eterogeneo.
• Un bicchiere d'acqua e ghiaccio è eterogeneo.
• Un sistema in un recipiente con una chimica è eterogeneo.

I sistemi composti da un'unica fase sono omogenei.

Un sistema che presenta più fasi è eterogeneo.

Equilibrio Termodinamico

• Un sistema isolato è in equilibrio se le sue proprietà macroscopiche sono costanti nel tempo.
• Un sistema non isolato è in equilibrio se le sue proprietà sono costanti nel tempo e non cambia se vive in contatto con l'ambiente.
• Un sistema è all'equilibrio termodinamico quando:
  • a) È in equilibrio mecanico: forze macroscopiche non presenti nel sistema (pressione). Spostare i fluidi se questo segue le condizioni di equilibrio.
  • b) È in equilibrio chimico: il sistema può avere un'equazione chimica ma devono essere al' equilibrio.
  • 3) È in equilibrio termico: quando vi è la differenza di due corpi e si trovano a temperature diverse.

Sistema all'equilibrio

Lo stato di un sistema è equilibrio definito dalle proprietà macroscopiche descritte dalle variabili di stato:

P,m,T,V

Quantità di materia, pressione, volume, temperatura per i gas.

Queste variabili sono coordinate termodinamiche le cui forma generale è:

V=f (P,T)

n₁,n₂ = moli della specie 1 e 2

Caso particolari n=1 componente (una sola specie chimica) definito:

Funzio stato (condizioni variabili: P(T), V=f(T)+ V(F)+= etc....

Evoluzione. come evoluzione fa avanzare un sistema (condizione, non cambia)

Natura degli stato intermedi di equilibrio:

1. 3H₂ (T¹ T=0²)

Natura di trasformazione e cambiamento di stato:

1. 3H₂ (a 50 BAR, 400°)
   • 3H₂ (a 1 BAR, 500°)

Cammino seguito da stato intermedi di spacco

In questo caso si parte da una pressione=5 ed una temperatura di circa 80 per arrivare ad una pressione =1 ed una temperatura di circa 50

Lo possiamo esercitare pressione quando esse sbattono contro di un piano,

Se vi sono forze attrattive, queste diminuiscono la pressione.

Se v è molto grande, posso trascurare b.

(Equazione di stato di Van der Waals diventa forma di un gas perfetto (solo v e T: molta lontane).)

Se avvico il 3-sfera più avanti variabile

esprimiamo la pressione molto alte.

Va = volume di una singola particella

V0 = volume totale, volume escluso.

V_ac = e

V/V_ac =

(V_a = ⁴/₃You

RT/(V-b) – a/(V²)

equazione

Equazione di stato di viriale

8*v+b/RT

Quindi P*V =

Esercizo:

1. Utilizzare parametri di Van der Waals per dire chiaro

Quindi:

P = RT/V

Vediamo che:

N_Ampegato

diametro

Capacità termica

Simbolo C (_{tendenza comune indicando come fragile di 1 sola unità se per liquidazione T})

• La capacità termica indica quanta energia termica di un sistema (sub) per liquidazione T
• indice formula informatica ^Q _C= (TP)
• per capacità termica di un ppt (non sensibile) c_p, c_t x
• c_t=C/m^p unità termiche=calorie gradi cal^-1 K^-1
• Sistema a lettere meno usato e derivato da esperimenti di maggiore lusso al sistema

(_{tendenza comune indicando come fragile di 1 sola unità se per liquidazione T})

x

ΔU = ΔU₁ - ΔU₂ con la membrana sensibile

(_{tendenza comune indicando come fragile di 1 sola unità se per liquidazione T})

x

p

U=U^β_α(fine superiore, sensibile)

Per un sistema chiuso in cui n è cost e ne trascuriamo le variazioni di entalpia di mescolamento etc (comando di air liquido):

Per un sistema chiuso, n = cost e P e V sono dipendenti da T e H, H, S indip e dip da T (non dip da p) permotere!

Per U: Cv = dU/ dT e dai dP = T e u = f(O (u) di Cv= T e v U(V et 1 + 1) P

dU = P e V = V = f(T!dT / Cv (U, dCV/dT = = ^{0) /CV+dCv/T  (f(T ,V)})

(passaggio dell'energia di C.N.per calcolare U = Cn, v= sCNL2

E partire con equilibrio campo Capisco che T sarà Vo e T F

Entalpia (H)

H=U+pV

Funzione estensiva si dipende n dal modo e padre di sistema

è una formula semplice da ricordare perché è solo la somma della variazione di entalpia quando varia la sua temperatura e la pressione rimane uguale + la variazione di entalpia quanto la pressione cambia e la temperatura rimane uguale.

La derivata parziale

_Δ^H = Cp