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8/10/2019 Appunti CHIMICA FISICA
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A
L , , , , . L
.
A A
L . S : P .
A
I ; AMBIENTE. U
. T
. U
, . U .
A A
U , ,
A
U , , / , .
A A
U / , .
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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 )
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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
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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 ,
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3. I A
A ,
. )1 1
O
O .
A .
S , , .
,
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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
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A A A
L , EQUAZIONE DEL GAS PERFETTO. B
, 8,3145 J1K 1.
1. 2. , 3. ,
D
A
L , ,
.
I
L
L
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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 .
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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
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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
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S
F( )
E
S = 2 = 1
W = 2 9,8 2 1 = 19,6 2 K 2 = 19,6 J
LAVORO DI ESPANSIONE
I .
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I . T
. I
, P, . P P
=P .
Q , . D
P P , ,
I P = P(V)
W = ; ln ; ;
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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 .
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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) .
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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
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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
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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, .
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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
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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
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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
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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
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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
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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 .
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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.
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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
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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 .
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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
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A A A
Q , .
NON VARIA L ENERGIA INTERNA
I T1 T2
NON VARIA L ENERGIA INTERNA
I U :
.
I , S, , ,
. L
. U ,
. L
:
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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
.
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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
.
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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
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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
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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)
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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
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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 ,
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36/66
A A
PROCESSO REVERSIBILE
= =
=
= = = ln
I .
= = = ln
= = 0 PROCESSO IRREVERSIBILE
= =
= ln C , .
= 0 E
= = ln 0
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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
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38/66
TEMPERATURA COSTANTE
=
=
= 0 0 0 E .PRESSIONE COSTANTE
= = ; = =
= = 0 M T
= 0 = 0 = = = = S = 0
L G
0 0 A 0 A
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39/66
A
= 1
2
= (P = ) ( S :
= = A = L H
. .
= P P A A = =
=
= L G
.
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40/66
NEL PROCESSO REVERSIBILE
=
= =
= E = = = = E H
=
= = E G = =
0
= 1. = 2. =
1 = 2 = = SOLIDI E LIQUIDI
= = = = = =
GAS
= =
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41/66
= = ln
= ln
A
I G . V .
= ln
= ln = = = = = =
= L H ENERGIA LIBERA IN SISTEMI APERTI = .
=
P = =
=
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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
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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 )
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44/66
A A A
L .
N 1
N 2
C : C
A A
= = = =
=
= = = = = = R
T , C .
= =
= =
= ln =
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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
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46/66
= ln D (1)
= ln P
A
= ln Q
= = ln = ln A
L R , , , (
), .
= = ln
= ln P IN GENERALE
= = ln
= ; = = ln = ln = =
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47/66
B A A
P . Q
, .
= = = I . Q
1, :
= ln
L H , H , .
=
I H .
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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
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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
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50/66
= k ( ) A
1: S
2: S
L
= ( ) = ln ( ln 0 1)
F
I .
= V 1 = =
(
: )
= ln = = ln ln = ln = =
=
= = = : ; :P )
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51/66
FASE LIQUIDO VAPORE
= = = = = 1
= R 2
: F 2 = = R
2 2.
2.
=
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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:
= :
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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
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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
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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 = =
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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
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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
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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
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59/66
ln ln = ln = = = L A
[A]
Q
A
ORDINE 0 = = ORIDINE 1 = = ORIDINE 2
=
=
REAZIONE DI ORDINE 2
= = = = = =
= 1
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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 .
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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 ]
= =
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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
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63/66
A
1
1
= [B] = ; [A] = [A ]
= 1 A :
= 0 = 0 2 1 2 = = = = = =
ln = ln ln = ln
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ln =
=
= 0
=
= = = A A A A A A A A
L A . S
ln, , 1
. Q
.
ln = ln = I A ,
,
( ).
B , B , = , , , . L
, , .
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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
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