Appunti CHIMICA FISICA

8/10/2019 Appunti CHIMICA FISICA

1/66

A

L , , , , . L

.

A A

L . S : P .

A

I ; AMBIENTE. U

. T

. U

, . U .

A A

U , ,

A

U , , / , .

A A

U / , .


2/66

A AB A

L . L :

I ,

D ,

I :

E , ( , , .) I , ( , S , ,

, ,

, , ).

S , , ,

. U .

P 2 .

P , 1.

A A

A A

( 2)

( 2) ( 1)

P (3)

P (K )


3/66

P 12 12 ( ).

A

P .

(D

)

1 13,5910 0,760 9,8

101325 101325 1 = 133,32 P

B A

I .

A P B

1 = 101325 P

1 = 100000 P 100 KP

1 = 133,32 P


4/66

Q P1 = P2 .

L

L ,

.

A A A

S A B C, B C . N

, A . P 3

:

1. I , 2. I , 3. L , .

P ,

A A

Q

3:

1. L B2. L C G L

P1 P2

P , P ,


5/66

3. I A

A ,

. )1 1

O

O .

A .

S , , .

,


6/66

S , , .

,

I 273,15 C 0 .

A , . S ,

.

VOLUME MOLARE

P , 1023 .

V

(298 K;

1 )A ( 3 1)

G 24,8A 24,8

CO2 24,6A 24,4A 24,8E 24,8

I 24,8O 24,8


7/66

A A A

L , EQUAZIONE DEL GAS PERFETTO. B

, 8,3145 J1K 1.

1. 2. , 3. ,

D

A

L , ,

.

I

L

L


8/66

A A

L . L

0 .

A A

D . D Z

S Z = 1 S Z > 1 VM, G > V , G I S Z < 1 VM, G < V , G I .

L

1

D B C .


9/66

S , ; Z 1.

N B < 0,

, .

E B < 0 Z

Z .

A B

T (T): T A .

P (P): P

V (V): V .

A , .

A A AA

U L

. L , . L

, .

la parteoccupata L

. L I , ,

. L . L

0


10/66

A A A

I . D :

L C E

LAVORO

S .

S S P

.

ENERGIA

L

Q .

S .

CALORE

I .

Q

Q .

P .

I .

A

I


11/66

S

F( )

E

S = 2 = 1

W = 2 9,8 2 1 = 19,6 2 K 2 = 19,6 J

LAVORO DI ESPANSIONE

I .


12/66

I . T

. I

, P, . P P

=P .

Q , . D

P P , ,

I P = P(V)

W = ; ln ; ;


13/66

A

I , .

Q .

S

= C

L C . S

.

A A A

L .

U = +

L U . L

. O

, , . N

. L U

.

I , , I , U ,

U = 0 L

S .


14/66

U = +

P

U = + P V

U

A

L , ,

U = (T,V, )I .

LE PROPRIETA DELLE FUNZIONI DI STATO

1. S

0 2. I ,

A A A A

S Q T. L

L T T .

limT L (J K1) .


15/66

S 1 1).

S 1 1).

A 2

I . S

T , , ,

( Q Q P ). C .

. I V = 0 U = Q U = Q

M

S

H. :

H = U + P V

H = Q P H = ( )P

U = P + W U = P P V

U = Q P P ( V)

U =Q P


16/66

H: E

Q P = H H = H = Q P

. I

H = Q P H = Q P

L CP CV .

CP CV = R

H = U + PV

H = U + RT

H = U + R T

; ; 1 A A A A A

E


17/66

E 0. E , U, 0. U . I

.W = Q W = P V

E 2 5 P .

P = 2 105 P ; V = 10 10 3 3 ; V = 20 10 3 3 ; U = 0 ; W = Q

W = P ( V V ) = 2 10 Pa 20 10 m 20 10 m 2000 2 CONSIDERAZIONI

I . E .

E .

U = 0 W = Q

ln

F , T T . L , U, .


18/66

F , 1

, , H.

12,478,314520,78

S = 2 ; T = 298 K ; T = 398 K 2 20,78 100 4156

ESPENSIONE ADIABATICA REVERSIBILE

S V1 , T1 , V2 , T2 Q =

C U W


19/66

U1 = 0

U2 = C (T2 T1)

U = U1 + U2 = C (T2 T1)

U =Q + W (Q = 0) U = W W = C (T2 T1)

A A B

U = Q + W ( ; Q = 0)

U = W

ln ln

ln ln ln 1 ln P

ln 1 ln A

P P V = R T P V = R T

F


20/66

A A

L . I .

FUNZIONE ENTALPIA: H = U + PV

H = Q :

0 0 , 0 0 ,

.

L .

HA B = H A C + H C B

H H

ENTALPIA NELLE TRASFORMAZIONI DI STATO

A A A A A A

S S T HS L F HL S C HL V V HV L C HS V S HV S H


21/66

A A A A

L H > 0

I

H.

Q , , , H ( ). L

, .

D

E : 329 K H = 29,1

S T(K) H ( T (K) H ( A 273,15 6,01 373,15 40,7A 83,8 1,2 87,3 6,5

B 278,7 9,87 353,3 30,8E 3,5 0,02 4,22 0,08


22/66

C H 273 K

H (273 K) = H (373 K) + H1 + H2

I 373 K

H1 = 373 273100 I 273 K

H2 = 273 373100 C = 75,3

C = 33,6

H (373 K) = 40,7 KJ 1

H1 = 7,53 KJ 1

H2 = 3,36 KJ 1

H (273 K) = (40,7 + 7,53 3,36) = 44,9 KJ 1

C

U = Q + W

Q = 40,7 KJ 1

22,4 18 U = 40,7 = 40,7 (8,3145 373) = (40,7 3,1) KJ

1

= 37,6 KJ1


23/66

A A A

S .

O :

L L L L

L .

ENTALPIA DI REAZIONE STANDARD

V ,

,

ENTALPIA MOLARE STANDARD DI REAZIONE

V ( )

,

L

rH 393,5 KJmol rH 395,4 KJmol : G ; : D

G 2

. P ,2 .


24/66

L H > 0

L H < 0

S ,

; . S ,

,

.

A A B

L CO2( ) H2O( ) C,H,O N2( )

N.

LEGGE DI HESS

P ,

A A AE

,

298,15 K.

rH 393,5 KJmol rH 395,4 KJmol

L T

T T

, CO2 T.


25/66

ESEMPI

E (CH4)

P = 1 ; T = 298,15 K

HO = 74,8KJmol E

1 rH 393,5 KJmol 2 rH 395,4 KJmol

1 2 = 0 ; 0 ; ; HO = 393,5 ( 395,4) = 1,9KJmol

L

0 .

HO :

HO= HO HO ; HO= HO

H 393,5 KJmol 1

2 H 286 KJmol

3 H 49 KJmol H

HO = HOC + HOD HOA HOB

HO = HOC + HOD HOA HOB

rH H H


26/66

rH H H N:t tt l sostan)ESEMPIO 1

2

2 2 6 4 1274 114 J ol ESEMPIO 2 2 2 4 2 H 2 H

187 22642 3 8 6 3 J ol

DIPENDENZA DELL ENTALPIA DALLA TEMPERATURA

H H

H HT

LEGGE DI KIRCHOFF

A A A A

S

D A B . I

, . S .


27/66

ESEMPI

431

2

368

4 2 428

E H C N O

H 436C 412 348N 388 305 163O 463 360 157 146

C H

HO = 718,4 + 2(436) 4(413) = 65,6

C NON

CALCOLO CON DATI SPERIMENTALI

3 3 5 2 2286

2 2 8 4

2 2

2 H = -74 4


28/66

A A A

Q , .

NON VARIA L ENERGIA INTERNA

I T1 T2

NON VARIA L ENERGIA INTERNA

I U :

.

I , S, , ,

. L

. U ,

. L

:


29/66

A A A A A

VARIAZIONE DI ENTROPIA IN PARTICOLARE PROCESSI

1. ESPANSIONE GAS PERFETTO

U = Q + W

U = Q P V ( U = 0)

= = = = = = = = ln

Q = ln N V > V , S > 0

N V < V , S < 0

2. P (T = )

= = = = = D H T . Q

.


30/66

ESEMPIO:V

= S = 1 ; H = 30800 J 1 ; T = 353 K

= 30800353 =87 2 3. G ,

Q ( ) = C T

ln

ln ESEMPIO:A

S = 1 ; T= 298 K ; T = 373 K ; C = 12,48 J 1 K 1

S = 12,48 J 1 K 1 ln = 2,801 J 1 K 1 4. G ,

ln ESEMPIO: A

S = 1 ; T= 298 K ; T = 373 K ; C = 20,78 J 1 K 1

S = 20,78 J 1 K 1 ln = 4,66 J 1 K 1 5. R 2

T =

PA = PB A B

T A B

.


31/66

= S = SA + SB

= ln = ln = ln = ln ln

= =

; =

= = = 1 = ln 1 ln 1 = ln ln S A = T XA B= T XB

= ln ln = ln A

P

= E

= ln M

= ln R

= ln = ln


32/66

= = = C = + T + T2

C = + T + T2

= a bT cT = = = ln 12 = Q T = 0 K , 0.( T = 0 T = 15 K C = T3)

= = = = 3 = 3 ESERCIZIO 1A .

1 = 10 = 298 1 = 20 = 400

S1 = 1 8,3145

ln = 576 S2 = 1 C ln 1 ln3 67 S = S1 + S2 = 9,43 ESERCIZIO 2

SOLIDIFICAZIONE DELL ACQUA IN CONDIZIONI IRREVERSIBILI

1 T 27 1 27

P


33/66

= ln = 175 3 ln27327 832 6 8273 22 7

ln1 37 7 ln27273 371

21 35 A A A

T .

ESEMPIO

D T D ( 10 15 K)


34/66

=

=

= = = 298 ( = 0) = 298 L

.

298 A A ( 1 1)

GASA 192,5

A 213,7A 191,6E 126,2

I 130,7N 146,3O 205,1

V 188,8

LIQUIDIA 69,9

B 173,3E 160,7

SOLIDIC 92,9C 65,7

C 72,1D 2,4

G 5,7O 39,8

O 26,9P 64,8R 33,2

S 360,2S 51,6S 44,1


35/66

A A

L

= = = ESEMPIO

P=1 ; T=298K = 12 = 69 9 1307 2 5 163 4 2862 8 5 7 5

A A A A

I

I . Q ,


36/66

A A

PROCESSO REVERSIBILE

= =

=

= = = ln

I .

= = = ln

= = 0 PROCESSO IRREVERSIBILE

= =

= ln C , .

= 0 E

= = ln 0


37/66

EQUAZIONE FONDAMENTALE

= C C

= 1 = = 2 =

FUNZIONI AUSILIARIE

D

= D

ENERGIA LIBERA DI HELMHOLTZ

= ENERGIA LIBERA DI GIBBS

= = A A A A A

0 = 0 VOLUME COSTANTE

= = 0 = = = 0 = 0


38/66

TEMPERATURA COSTANTE

=

=

= 0 0 0 E .PRESSIONE COSTANTE

= = ; = =

= = 0 M T

= 0 = 0 = = = = S = 0

L G

0 0 A 0 A


39/66

A

= 1

2

= (P = ) ( S :

= = A = L H

. .

= P P A A = =

=

= L G

.


40/66

NEL PROCESSO REVERSIBILE

=

= =

= E = = = = E H

=

= = E G = =

0

= 1. = 2. =

1 = 2 = = SOLIDI E LIQUIDI

= = = = = =

GAS

= =


41/66

= = ln

= ln

A

I G . V .

= ln

= ln = = = = = =

= L H ENERGIA LIBERA IN SISTEMI APERTI = .

=

P = =

=


42/66

0 = 0

Q , , 0. = 0 = 0 0 P

1. 0

0 ; 0 ;

2. 0 0 ; 0 ; S

. Q . I .

APPLICAZIONI

F1F2 F3F4F5

V : 2+ (C 1)

F:F


43/66

C: C

P (P,T) 1

SISTEMA ALL EQUILIBRIOE : T

E : T

E : T

V = 2 + (C 1)F

V = (F 1)C

A :

= = = = = = = = = V = 2 + (C 1)F (F 1)C

L

V = 2 + CF F FC + C = C F + 2

L .

V F2 11 20 3

N 0 T P. (3 )

N T, P . (2 )

N T P. (1 )


44/66

A A A

L .

N 1

N 2

C : C

A A

= = = =

=

= = = = = = R

T , C .

= =

= =

= ln =


45/66

ln = RL

T I

P SOLIDO LIQUID

=

B

FASE LIQUIDO VAPORE

I P*

= (1)

= ln

= ln P

1

V

:

O

0

A A

1

2

P2,

P =

1 + 2

P1

P1 + P2


46/66

= ln D (1)

= ln P

A

= ln Q

= = ln = ln A

L R , , , (

), .

= = ln

= ln P IN GENERALE

= = ln

= ; = = ln = ln = =


47/66

B A A

P . Q

, .

= = = I . Q

1, :

= ln

L H , H , .

=

I H .


48/66

APPLICAZIONI

F S L ABBASSAMENTO CRIOSCOPICO

A , .

I

= ln = = ln ln = ln = ln = ln = 1 = ln = ln = 1 1 ln = =

P (T T) = T

ln = P ln = ln1 0.Ln ~

T T


49/66

= T T S 2 ~ S 2 1000 , Q T T k

k ( )A A B

ln ln

ln ln

S ln ,ln 1 ln

I

ln ln 1 1 S ,

T T T k


50/66

= k ( ) A

1: S

2: S

L

= ( ) = ln ( ln 0 1)

F

I .

= V 1 = =

(

: )

= ln = = ln ln = ln = =

=

= = = : ; :P )


51/66

FASE LIQUIDO VAPORE

= = = = = 1

= R 2

: F 2 = = R

2 2.

2.

=


52/66

A A

P 1 A 2. I 2 A . D

A 3 3 A. C A .

A

N 4 A A

. N 4:

= :


53/66

B A

0 =

=

= 0 0 = = D , ,

.

= 0 Q

= 1 Q

= = = 0 0 Q 0

0 Q

0

= S A B A A

= 0

= 0

= 0 = : V


54/66

REAZIONI ESO ENDO ERGONICHE

0 , ESOERGONICA 0 , , ENDORGONICA. = 0

A A B

REAZIONI GASSOSE

= ln = ln = ln ln = ln A = ,

= ln QUOZIENTE DI REAZIONEA :

= ln = 0 COSTANTE DI EQUILIBRIO DI REAZIONE.

= ln = 0

= ln 0 0


55/66

C 50 6 108 R 10 57 D

5 7,50 1,05 0,1310 0,02 D 50 1,7 10 9

REAZIONI PIU COMPLESSE

= = = = =

=

= = ln = ln = ln = ln A :

= ln = =


56/66

A A A A A A

B

EFFETTI DELLA TEMPERATURA

= ln ln = = = E V H

ln = ln = S T2 > T1 1 1 0 < 0 ln < 0 K2 < K1 ESOTERMICA

.

S T2 < T1 1 1 0 K2 > K1 ENDOTERMICA L .EFFETTI DELLA PRESSIONE

3 2 = E ,

.

= 2 ; = 2 ; = 2

= =

=

=

N


57/66

A A

L ,, .

A A

L A

= A

= =

= = = P .

2 3 = ; = = 2 ; = = = 3 : V A

= = IN GENERALE

= L 1

A A A A A A A A

R R

A + B C A + B CA B C


58/66

REAZIONI SEMPLICI

= = D ;

A: O A; B : O B; = A + B : O

L ;R .

A + 2B 3C

= =

S A = B = 0

= = = = = = =

A + 2B 3C

= = S A = 1 B = 0

= = = =

= ln ln = ln = ln


59/66

ln ln = ln = = = L A

[A]

Q

A

ORDINE 0 = = ORIDINE 1 = = ORIDINE 2

=

=

REAZIONE DI ORDINE 2

= = = = = =

= 1


60/66

AI

.

REAZIONE DI ORDINE 1

ln = ln

ln =

:T = 2

N 1

ESEMPIO

S = 0,023 1

6 3

3 3

V 30 A 30 A .


61/66

0 30 60 90 120A [A ] 2 4 8 16 E

ORDINE 0 = ORDINE 1 = ORDINE 2 = C 0 2

A.

DETERMINARE LA CONCENTRAZIONE DI C

A + B C (A B 1)

= = [A] = [A ]

[B] = [B ]

[C] =

= = I

= LO PSEUDORDINE DI AA + B C

= = B A, [B] = [B ]

[B ] = 100[A ]

= =


62/66

D K = k Q

=

I A K .

LO PSUDORDINE DI B

A + B C

= = B A, [A] = [A ][A ] = 100[B ]

= = D K = k Q

= I B K .F

S , A,

[B ] = 100[A ]

= [B ] = 95[A ] = = ln = lnln

I =B


63/66

A

1

1

= [B] = ; [A] = [A ]

= 1 A :

= 0 = 0 2 1 2 = = = = = =

ln = ln ln = ln


64/66

ln =

=

= 0

=

= = = A A A A A A A A

L A . S

ln, , 1

. Q

.

ln = ln = I A ,

,

( ).

B , B , = , , , . L

, , .


65/66

ESEMPIO

S 298K; 310K

ln = ln 1298 1

ln = ln 1310 2 2 1 ln = ln 1310 1298

A A

2

= 12 = Q

I : = =

=

= 2 = R .

ESEMPIO

2 2 = 12 = I :

1 2 2

2 3 2


66/66

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