VÁLASZOK A FIZKÉM I ALAPKÉRDÉSEKRE, KERESZTÉVFOLYAM 2006

Átírás

1 ÁLASZOK A FIZKÉM I ALAPKÉRDÉSEKRE, KERESZÉFOLYAM 6. Az elszgetelt rendszer határfelületén át nem áramlk sem energa, sem anyag. A zárt rendszer határfelületén energa léhet át, anyag nem. A nytott rendszer határfelületén keresztül mnd az energa- mnd az anyagtranszort megengedett.. Az állaotfüggvény az állaothatározók olyan többváltozós egyértékű függvénye, amelyeknek értéke csak az adott állaottól, megváltozása edg csaks a kezdet és végállaottól függ (U, H, S, A, G). Azokat a függvényeket, amelyek értéke attól függ, hogy a rendszer mlyen úton jutott a kezdettől a végső állaotba, útfüggvényeknek nevezzük (W, Q). 3. Az extenzív mennységek arányosak a rendszerben foglalt anyagmennységgel (l. m, ). Az ntenzív mennységek nem függnek a rendszer méretétől (l., ). 4. A belső energa a rendszert feléítő mkroszkokus részecskék knetkus és otencáls energájának az összege. Nem foglalja magába az egész rendszernek mnt makroszkókus testnek a knetkus és otencáls energáját. 5. Zárt rendszerben állandó térfogaton, ha egyéb munka sncs, a belső energa változása egyenlő a hővel ( U = Q ). 6. Az I. főtétel: az energa-megmaradás tétele, vagys energa nem keletkezhet, és nem semmsülhet meg, hanem csak átalakulhat az egyk formából a máskba. elszgetelt rendszerre: U =, nncs sem anyag, sem energa transzort, a belső energa változása zérus zárt rendszerre: U = W + Q, a rendszerrel történő energaközlés megengedett, ahol W a munkát, Q a hőt jelöl. 7. A térfogat munka: δw = - k d, ahol k a külső nyomás, d a rendszer térfogatváltozása. A térfogat munka véges összenyomásra vagy kterjedésre: W= kd 8. A molárs hőkaactás defnícója: Q Cm = δ n d Állandó térfogaton: Állandó nyomáson: Qv du Cmv = δ Q dh = Cm = δ = n d n d n d n d 9. Az entala állaotfüggvény, defnícóegyenlete: H U +, ahol U a belső energa, és a rendszer állaotjelző (nyomás és térfogat).. Az entalaváltozás fzka értelmét az adja, hogy zobár reverzbls folyamatban, ha csak térfogat munka van, az entalaváltozás a hővel egyenlő. agys, ha a külső nyomás és a rendszer nyomása megegyezk, és d =, akkor dh = δq.. Reakcóhőnek nevezzük az állandó hőmérsékleten a felírt reakcóegyenletnek megfelelő mennységű átalakulás közben a reaktorba betálált (oztív reakcóhő, endoterm reakcó) vagy elvont (negatív reakcóhő, exoterm reakcó) hőt.

2 . A standard reakcóhő egy a felírt reakcóegyenletnek megfelelő mennységű átalakulás közben a reaktor és a környezet között kcserélt hő, mközben o (5 Pa) nyomású tszta reagensekből ugyanlyen nyomású és azonos hőmérsékletű tszta termékek keletkeznek. 3. Hess tétele szernt a reakcóhő független attól, hogy a reakcó mlyen közbenső termékeken keresztül megy végbe. 4. A reakcóhőt megkajuk, ha a kndulás anyagok égéshőnek összegéből kvonjuk a termékek égéshőnek összegét: r H = - r ( c H) 5. Egy vegyület kéződéshője annak a reakcónak a standard reakcóhője, amelynek során a vegyület az eleme legstablabb módosulataból kéződk. 6. A reakcóhőt megkajuk, ha a termékek kéződéshőnek összegéből kvonjuk a kndulás anyagok kéződéshőnek összegét: r H = r ( f H) 7.. Az I. főtétel nytott rendszerre: U = Q + W + H be - H k, ahol Q a rendszer és a környezet között hőcsere, W a munkavégzés, H edg az entala. Qrev 8. Az entróa termodnamka defnícója: ds = δ, ahol a δq nfntezmálsán kcs hőt, a edg az abszolút hőmérsékletet jelent. 9. Az entróa hőmérsékletfüggése állandó nyomáson: S n C m = d, ahol C m az állandó nyomáson mért molárs hőkaactás.. Az entróa hőmérsékletfüggése állandó térfogaton: Cmv S = n d, ahol C mv az állandó térfogaton mért molárs hőkaactás.. Izoterm folyamat entróaváltozása: S =Q rev /. A II. főtétel szernt ha elszgetelt rendszerben makroszkokus folyamat játszódk le, az entróa nő. Az egyensúlyt az entróa maxmuma jellemz. S (elszgetelt rendszer esetén). 3. Az entróa statsztkus defnícója: S = k.lnw, ahol k a Boltzmann-állandó (értéke J/K), és W a termodnamka valószínűség (megadja azt, hogy az adott makroállaot hányféle különböző mkroállaottal valósítható meg). 4. A termodnamka III. főtétele: semmlyen eljárással nem lehet véges számú léésben a K- t elérn. Máskéen megfogalmazva a tszta, hbátlan krstályszerkezetű anyagok zérusont entróája nulla. 5. A szabadenerga defnícója: A U - S, ahol a hőmérséklet, S az entróa, U a belső energa. 6. A szabadenerga zárt rendszerben, zoterm, zosztér folyamatban, ha nncs munkavégzés, csak csökkenhet, egyensúlyban mnmuma van: A,, da, 7. Izoterm reverzbls folyamatban a szabadenerga változása egyenlő a munkával: A = W rev. 8. A szabadentala: G H - S, ahol a hőmérséklet, S az entróa, H edg az entala. 9. Állandó hőmérsékletű és nyomású zárt rendszerben, ha egyéb munka nncs, a szabadentala sontán folyamatban csökken, egyensúlyban mnmuma van: G,, (vagy dg, ). 3. Izoterm zobár reverzbls folyamatban a szabadentala változása egyenlő az egyéb (nemtérfogat) munkával, G, = W egyéb, (vagy dg, = δw egyéb ).

3 3 3. A belső energa teljes dfferencálja zárt rendszerben, ha nncs egyéb munka (zárt rendszer fundamentáls egyenlete): du = -d + ds, ahol -d = δw a dfferencáls munka és ds = δq a dfferencáls hő. 3. dh = d + ds 33. da = -d - Sd 34. dg = d - Sd dagram szlárd hármasont folyadék krtkus ont flud gáz 36. A Claeyron egyenlet: d d Hm = m, ahol H m a molárs entalaváltozás (látens hő), m a fázsátalakulással járó móltérfogatváltozás, az abszolút hőmérséklet. (A molárs mennységek helyett fajlagosakat s használhatunk.) λ 37. A Clausus - Claeyron egyenlet: ln{ } = +C, ln λ =, ahol λ R R közelítőleg a molárs árolgáshő. 38. A standard kéződés szabadentala annak a reakcónak a szabadentala-változása, amelynek során a vegyület elemeből kéződk úgy, hogy valamenny reaktáns standard állaotban van. 39. A tökéletes gáz molárs szabadentalája (kéma otencálja): Gm = Gm + Rln, ahol G m a standard szabadentala, = 5 Pa (a standard nyomás), az aktuáls nyomás. 4. A kéma otencál defnícóegyenlete: µ G = n n,, j j [ J/ mol] 4. alamely komonens kéma otencálja megegyezk a rendszer szabadentalájának a megváltozásával, ha végtelen mennységű elegyhez a komonens egy mólját adjuk állandó hőmérsékleten és nyomáson. 4. A szabadentala teljes dfferencálja nytott rendszerben, ha nncs egyéb munka: dg = d - Sd + Σµ dn, részletezve: G G G dg = d d dn + +, j n n n,, n,, j 43. szta anyagok kéma otencálja egyenlő a molárs szabadentalával, µ = G m vagy µ = G m

4 4 44. A Gbbs-féle fázsszabály szernt Sz = K - F +, ahol Sz: szabadság fokok száma, K: komonensek száma, F: fázsok száma. 45. A komresszbltás tényező: Z = m R 46. A redukált nyomás: π = / K, ahol K a krtkus nyomás A redukált hőmérséklet: θ = / K, ahol K a krtkus hőmérséklet. 47. A megfelelő állaotok tétele szernt ha két különböző gáz két redukált állaotjelzője megegyezk, akkor a harmadk s megegyezk. Ha két gáz redukált hőmérséklete és redukált nyomása megegyezk (vagys megfelelő állaotban vannak), akkor a komresszbltás tényezőjük s azonos. 48. A fugactás olyan mennység, amellyel a nyomást helyettesítve a tökéletes gáz kéma otencáljának számítására szolgáló összefüggés reáls gázokra s érvényes. 49. Reáls gáz kéma otencálja: = f f µ µ + R ln G = G + R ln m m, ahol µ = G m, a standard kéma otencál (a molárs szabadentala o nyomáson, tökéletesgázvselkedést feltételezve) és f a gáz fugactása. 5. =, nj n. Egy komonens arcáls móltérfogata egyenlő az elegy n n,, j elegy térfogatának megváltozásával, ha az llető komonensből egy mólt adunk az elegy végtelen mennységéhez állandó hőmérsékleten és nyomáson. Kétkomonensű elegyre = = n n n,, n,, 5. Az extenzív sajátosságok a arcáls molárs mennységekből addtíve tevődnek össze. (Ez gaz reáls és deáls elegyekre s, az utóbb esetben a arcáls molárs mennység megegyezk a tszta komonens molárs sajátságával.) l. kétkomonensű elegy esetén: = n + n, G = n µ + n µ 5. A arcáls molárs szabadentala megegyezk a kéma otencállal: G µ = nj n J mol [ / ]. n n,, j 53. G = Σn µ, kétkomonensű elegyben: G = n µ +n µ Az elegy szabadentalája a komonensek kéma otencáljából addtíve tevődk össze. 54. A Gbbs-Duham egyenlet kéma otencálokra: Σndµ =, kétkomonensű elegyben: n dµ + n dµ = 55. Raoult törvénye: = x (deáls folyadékelegy, tökéletes gáz) = a (reáls folyadékelegy, tökéletes gáz) : arc. nyomás a gőztérben : tszta kom. gőznyomása x: móltört a folyadékfázsban a: raconáls aktvtás a folyadékban 56. Az -k komonens kéma otencálja deáls folyadékelegyben: µ = µ +Rtlnx µ : tszta komonens kéma otencálja (molárs szabadentalája) 57. Az -k komonens kéma otencálja reáls folyadékelegyben: µ = µ + R ln a a : a komonens raconáls aktvtása

5 5 58. Az aktvtás (raconáls aktvtás) egy olyan mennység, amelyet a móltört helyébe írva a reáls elegyben a kéma otencált ugyanazzal az összefüggéssel számítjuk k, mnt deáls elegyben. 59. Az elegyedés entróa deáls elegyben: esd = -n R Σ x ln x = - R Σ n ln x 6. Az elegyedés szabadentala deáls elegyben egd = n R Σ x ln x = R Σ n ln x 6. Konovalov I. törvénye: Ha a komonensár nem kéez azeotróot, akkor az llékonyabb komonens móltörtje a gőzben mndg nagyobb, mnt a folyadékban. 6. Konovalov II. törvénye: Annak a komonensnek a móltörtje, amelynek növekvő mennysége az össztenzót növel, a gőzben nagyobb, mnt a folyadékban. 63. Konovalov III. törvénye: Ha a két komonens azeotróot kéez, ott, ahol az össztenzónak szélső értéke van, a gőz összetétele azonos a folyadékéval (azeotró összetétel). 64. Két egymással nem elegyedő folyadék felett gőztérben a nyomás egyenlő a két tszta komonens tenzójának összegével. 65. Az ntegráls oldáshő (molárs elegyedés hő) egy mol adott összetételű elegy komonenseből való előállításakor felszabadult vagy elnyelt hő (felléő entalaváltozás) állandó nyomáson és hőmérsékleten. 66. Ha nncs halmazállaotváltozás elegyedéskor, az deáls elegyedés hő nulla. (Egyébként a halmazállaotváltozás hővel egyenlő) 67. A dfferencáls oldáshő az a hő, amely akkor nyelődk el vagy szabadul fel, ha az oldat végtelen mennységéhez adjuk az egyk komonens egy molját állandó nyomáson és hőmérsékleten. Qs Qm = Qs Qm = n n n,, n,,, 68. Henry törvénye: = k H x, híg oldatokban érvényes, a -es komonens az oldott anyag, k H a Henry-állandó. 69. Le Chateler elve szernt az egyensúlyban lévő rendszer a külső zavarásra úgy reagál, hogy a zavarás hatásat csökkentse. 7. Az elegyek termodnamka stabltásának teltétele, hogy az elegyedés szabadentala negatív legyen, és az elegyedés szabadentala móltört szernt másodk derváltja oztív legyen. eg m eg m<, > x, 7. ökéletes gázok elegyében az -k komonens aktvtása: a = / o (arcáls nyomás/standard nyomás) 7. Reáls gázok elegyében az -k komonens aktvtása: a = f / o (arcáls fugactás/standard nyomás) 73. Lews-Randall szabály: f = φ y, ahol f az -k komonens arcáls fugactása, φ a össznyomáson számolt fugactás koeffcens, y a móltört. 74. A standard reakcószabadentala ( r G ) és az egyensúly állandó (K) kacsolata: r G = -R ln K 75. Az egyensúly állanó defnícója:

6 6 ν B ΠaB K= ν A. Πa A, ahol Π a roduktum jele, ν a reakcóban szerelő anyagok sztöchometra együtthatója, a az egyes komonensek aktvtása. (A B ndex a termékekre, az A ndex a kndulás anyagokra vonatkozk.) 76. A termodnamka egyensúly állandó és K kacsolata reáls gázok esetén: K = Kφ K ( o ) - ν, ahol K φ a fugactás koeffcensekből kézett reakcóhányados B B Π 77. Az egyensúly állandó tökéletes gázok reakcójában: K =, ahol Π a ν A A Π roduktum jele, ν a reakcóban szerelő anyagok sztöchometra együtthatója, az egyes komonensek arcáls nyomása, = 5 Pa standard nyomás. (A B ndex a termékekre, az A ndex a kndulás anyagokra vonatkozk.) 78. Molekulaszám-növekedéssel járó gázreakcók esetén a ksebb nyomás, molekulaszámcsökkenéssel járó gázreakcók esetén nagyobb nyomás kedvez a termékek keletkezésének. 79. Az egyensúly állandó hőmérsékletfüggése: o dln K rh = d R, ahol r H a reakcóhő hőmérsékleten. 8. Endoterm reakcók esetén ( r H > ) az egyensúly állandó nő a hőmérséklet növelésével, exoterm reakcók esetén ( r H < ) az egyensúly állandó csökken a hőmérséklet növelésével. ν