Fyzikála - Vypracované otázky

-z Boylovho zákona : V2/V1=p1/p2 za konštantnej teploty,preto:


-Zmeny stavu pri konštantnom objeme: -dv=0 z toho 1. termodynamický zákon dE=dqv

-Index V ukazuje,že objem je konštantný. Teplo je prevedené v priebehu procesu pri konštantnom objeme so zmenou teploty.
-Molárna tepelná kapacita pri konšt. objeme:

-Zmeny stavu pri konštantnom tlaku: -ΔE=E2-E1=Q+W ; W=-pΔV=-p*(V2-V1)
-kde Qp je teplo absorbované pri konštantnom tlaku.


-kde E+pV sa nazýva ENTALPIA (H)
-ΔH je rovná teplu absorbovaného systémom pri konštantnom tlaku.

-pre nekonečne malú zmenu:

-Teplo absorbované behom reakcie pri atmosferickom tlaku je nazávislé na počte krokov a mechanizmu reakcie. Závisí len na podmienkach na začiatku a na konci reakcie – využíva sa v termochémii,kde sú vylúčené všetky práce iné,než proti atmosférickému tlaku.
-Funkcia H je zložená zo stavových vlastností a preto je stavovou funkciou,ktorá môže byť definovaná ako:
-keďže je dp=0,tak:
-Molárna tepelná kapacita pri konštantnom tlaku:
-Kirchhoffova rovnica: -používa sa pre zmenu entalpie medzi produktami a reaktantmi
-ΔCp=Cp produktov-Cp reaktantov ; ΔH=H produktov-H reaktantov

3. Termochemie, slučovací teplo, reakční tepla z vazebných energií, druhá věta termodynamiky, účinnost tepelného stroje, definice entropie, entropie systému a okolí, výpočet změny entropie ve vztahu k tepelné kapacitě při konstantním tlaku

-Termochemie:-Mnoho chem. a fyz. dejov,prebiehajú za atmosferického tlaku(konšt.)
-Teplo vymieňané behom behom procesu sa teda rovná zmene entalpie.
-QP = ΔH – závislosť len na teplote
- -QP - ΔH – teplo sa uvoľňuje (exotermická reakcia)
-+QP + ΔH – teplo sa absorbuje (endotermická reakcia)
-reakcia sa vykonáva v uzavretej sústave - Qv=ΔE
-Termochémia sa zaoberá zmenami tepla doprovodných izotermických ,pri konštantnom tlaku,alebo objeme,z ktorých je možné získať hodnoty ΔH alebo ΔE.
-V reakciách roztoku je pΔV nevýznamné a preto ΔH=ΔE. Neplatí to pre reakcie zahrňujúce plyny.

-Zlučovacie teplo:-Pre akúkoľvek reakciu reprezentovanú rovnicou: aA+bB--->cC+dD


-kde H je molárna entalpia a a,b,c,d sú stechiometrické koeficienty
=štandardná zlučovacia entalpia
-nulová entalpia pre všetky prvky v ich najviac stabilnom fyzikálnom stave pri tlaku 1atm a teplote 25˚C. Závisí len na počiatočnom a konečnom stave systému. Reakčné teplo danej reakcie sa rovná súčtu reakčných tepiel vykonávanych pri reakcii,ktoré vychádzajú z rovnakých východzích látok a poskytujú rovnaké produkty.
-Princíp je známy ako Hessov zákon konštantného súčtu tepla (je možné dopočítať reakčné teplá,ktoré nejde priamo zmerať)

-Reakčné teplá z väzbových energií:-V chemickej reakcii behom vzniku produktu,dochádza k rozštiepeniu väzieb a k vytvoreniu väzieb nových. Reakčné teplo môžeme odhadnúť z väzbových energií,ktoré zanikajú alebo vznikajú behom reakcie.
-Nemennosť neutralizačného tepla získaného zmiešaním zriedených roztokov silných kyselín a zásad ukazuje,že HCl,NaOH a NaCl sú vo vode úplne ionizované. Reakcia zahrňuje okrem neutralizácie aj ionizáciu – časť tepla sa absorbuje v rámci ionizácie slabého elektrolytu.
-Znalosť ΔH neutralizačnej umožňuje rozlišovať medzi slabými a silnými elektrolytmi.

-2.termodynamická veta:-je kvalitatívny a uvádza,ako prebiehajú tepelné deje v prípade,že je možné tepelnú energiu premieňať s určitým obmedzením. Je empirický a pravdepodobnostný. Pravdepodobnosť výskytu procesu na základe pozorovanej tendencie system priblížiť sa k stavu energetickej ronováhy.

-Účinnosť tepelného stroja:-teplo nemôže byť nikdy úplne prevedené na prácu. Účinnosť je podiel tepla Q v zdroji,prevedeného na prácu W. účinnosť=W/Q
-Parný stroj pracuje reverzibilne medzi hornou teplotou T hot a spodnou teplotou T cold. Carnotov cyklus.

-Kelvin použil Carnotov cyklus k založeniu Kelvinovej teplotnej stupnici.


-Teplo je izotemicky nedostupné pre konverziu na prácu.

-Entropia:-Je to miera neusporiadanosti system. Je to stavová veličina.

-pre nekonečne malú zmenu: dS=dq/T
-Celková zmena entropie v reverzibilnom cyklickom deji je nulová. Alebo keď systém a jeho okolie podstupujú akýkoľvek vratný process.


-Pri nevratnom deji je zmena entropie celého system je vždy pozitívna.


-V termodynamike sa zmena entropie často počíta ako zahrnutá ako teplotné zmeny. Teplo absorbované pri konštantnom tlaku. Pre reverzibilný dej:
-Intergráciou medzi T1 a T2:



4. Entropie a neuspořádanost, třetí věta termodynamiky, funkce a aplikace volné energie, Helmholtzova volná energie, Gibbsova volná energie, maximální práce

-Entropie a neusporiadanosť:-Miera neusporiadanosti častíc v systéme,v dôsledku molekulárneho pohybu. Nemožnosť konverzie všetkej tepelnej energie na prácu je dôsledkom entropie a neusporiadanosti molekúl v systéme.
-rovnica pre entropiu systému v danom termodynamickom stave:

-kde k je Boltzmanova konštanta,a O je počet mikroskopických stavov,alebo konfigurácií,ktoré môže systém prijať.
-Pravdepodobnosť,že sa častice budú nachádzať vo V1,je vyjadrená počtom konfigurácií po nevratnom deji:

-Zmena entropie pre 1mol plynu:

-Izometrická expanzia ideálneho plynu zvyšuje entropiu z dôvodu zvýšeného množstva konfigurácií vo väčšom objeme v porovnaní s menším z nich. Čím väčší počet konfigurácií,tým je systém považovaný za viac neusporiadaný,t.j. zvýšenie entropie.

-3. Termodynamická veta:-Entropia čistej kryštalickej látky je nulová pri absolútnej nule,pretože usporiadanie kryštálu musí vykazovať najväčšiu usporiadanosť pri tejto teplote. S=k*ln(1)=0
-Teplotu absolútnej nuly nie je možné dosiahnuť.
-Tento zákon umožňuje vypočítať absolútnu entropiu čistých látok:

-kde S0 je molárna entropia pri absolútnej nule a ST je molárna entropia pri danej teplote.


-Funkcia a aplikácia voľnej energie:-Izolovaný systém zložený z uzavretej nádoby,v rovnováhe s teplotou okolia.

-Prenos tepla nastáva reverzibilne (pri konšt. teplote).

-T=konšt.

-T= konšt.;V=konšt.
-T=konšt.;p=konšt.
-Rovnice sú kombináciou 1. a 2. Termodynamického zákona a vyjadrujú rovnováhu a podmienky samovoľnosti v závislosti na vlastnostiach systému.
-Helmholtzova voľná energia:
-Gibbsova voľná energia:
-Obe voľné energie sú stavové funkcie. Rovnováha a podmienky spontánnosti sa redukujú len na:




-Maximálna práca:- Q = ΔE – W

-Kde W predstavuje všetky možné formy práce.
-Maximálna práca vykonaná pri izotermickej reakcii je rovná Helmholtzovej energii.

-Zmena Gibbsovej energie pri konštantnej teplote a tlaku je rovná maximálnej čistej práci,ktorú je možné získať z tohto procesu. Keď je objemová práca zanedbateľná je zmena voľnej energie,približne rovná maximálnej práci.




5. Termodynamika: kritéria pro spontánnost a rovnováhu, Gibbsova funkce při konstantním tlaku nebo teplotě, chemický potenciál a fugacita

-Kritériá pre sponntánosť a rovnováhu: