ÚJ ÁLOZÓK A POENCIÁLFÜÉNYEKEN: AZ ANYAMENNYIÉ A KÉMIAI POENCIÁL Az elméletüket eg egysze D- eszeeke éítettük fel! Péla: a bels eega fuametáls egyelete. Izolált eszee 0 0. Ez azt jelet hogy 0? Csak egyesúly zolált esze létezk? Nem! Lehetséges keveeés fázsátalakulás vagy kéma eakcó! alam tehát háyzk az egyeletbl am az ökét végbeme változást hoozá! gyaez a helyzet a szabaetaláa voatkozó fuametáls egyelettel. (Ez má koábba s oblematkus volt!) A obléma oka: két változó valóba elege a esze leíásához? Ez csak olya eszeeke gaz melyek összetétele ögzített. agys az egysze D- eszeeke! M volt akko eze eszeek vzsgálatáak hasza? a) A muka és h (vagy otosabba stb. változtatása) hatásáak kszámítása ételmezése. b) Az állaotfüggvéyek fogalmáak (és az alavet elvek) bevezetése! Eljött az hogy köyítsük a félév elejé felállított követelméyeke melyeket az egysze D- eszeek meghatáozásához haszáltuk. Jelölje 1 a eszebe található 1. ayag ayagmeységét 2 a 2. ayag ayagmeységét stb. a ezek az ayagmeységek em ögzítettek haem változhatak akko a bels eega (vagy bámely más állaotfüggvéy) függ az ayagmeységek aktuáls étékétl. ( 1 2 ) XI/1
XI/2 A bels eega teljes ffeecálja j Az els két ffeecálháyaos ételmezése ( és ) em változk az ayagmeység szet ffeecálháyaosok eve kéma otecál: j bbs-féle efícó: A kéma otecál tezív meység métékegysége Jmol -1. A kéma otecál függ az összes változótól amtl s függ. áy aab -e va szükségük? A függetle kéma komoesek száma szabja meg. Késbb ezt tágyaljuk ezét egyele elégséges ha me komoese alkalmazzuk a megfelel tagot! M töték a fuametáls egyelettel? Állaó ayagmeység mellett az utolsó tag ulla ezét és efícója em változk (hsze a acáls ffeecálás s ezt íja el)! és A fuametáls egyelet így a kéma otecálok fgyelembe vételével: ogya ételmezhet a tag?
Zát eszeekbe: kéma muka. a az ayagmeység változása valamt az ezt kísé hcsee evezbls akko az egyelet jobb olaláak els tagja a hvel egyezk meg. Így az els ftétel szet a jobb olal maaék két tagja a mukával azoosítható! gyázat! a ayagcsee s va a eszebe akko a h és muka fogalma má em efálható otosa. asolóa íható a szabaetaláa: eljes ffeecálja ( 1 2 ) j Az els két ffeecálháyaos ételmezése (- és ) em változk az ayagmeység szet ffeecálháyaosok eve kéma otecál: j Így Köye belátható hogy a kétféle kéma otecál efícó azoos! Ottho: ajuk (-)-t egyeletéek mkét olalához s láthatjuk hogy a e voatkozó egyelethez jutuk! gyaez a tag jelek meg egyébkét az etala és a szabaeega fuametáls egyeletébe. XI/3
A kéma otecál a acáls molás meységek tkus kévselje acáls molás szabaetaláak s evezhet! Pacáls molás meységek: ayagmeység szet acáls ffeecálháyaosok állaó és mellett. Potosítás késbb! asolítsuk össze a kéma otecált (a acáls molás szabaetalát) a molás szabaetalával! A molás szabaetala egyetle kéma komoese: m Egykomoes eszee a kéma otecál és a molás szabaetala megegyezek többkomoes eszebe azoba általába eltéek! XI/4
AZ ANYAMENNYIÉ ÁLOZÁA É A FNDAMENÁLI EYENLEEK Íjuk fel az etóáa voatkozó fuametáls egyeletük: 1. A II. ftételbl tujuk hogy 0 ha és állaó. Az egyelet alakja így 0. Azaz ha cs hátaás vagy mukavégzés akko az evezbltás foása csak az ayagmeység evezbls megváltozása (l. kéma eakcó) lehet! 0 Az egyeltleség az evezbls folyamata az egyelség a evezbls folyamata áll. éjük vssza a bels eega egyeletéhez állaó és mellett (cs egyéb muka): 0 De hasolóa kajuk állaó és mellett (ha cs egyéb muka): 0 állaó és mellett (ha cs egyéb muka): A állaó és mellett (ha cs egyéb muka): XI/5 0 0
Azaz megtaláltuk a koekt fomát az ökét lejátszóás ktéumáa! Az egyeletek közül a két legutolsó jeletsége a legagyobb! Ne felejtsük el azt sem hogy ha lehetséges téfogat és egyéb muka az utolsó két egyelet leíta változás soá akko (véges változásoka) A w és wegyéb Revezbltás vs. evezbltás: még egysze Ievezbls folyamatok: vssza em foítható folyamatok (etóa keálók) Revezbls folyamatok: vsszafoítható folyamatok (az etóa változása ullához tat) mechaka muka és h eseté egyesúly (kváz-egyesúly) állaotok soozatá keesztül zajlk a folyamat. Mechaka muka és h eseté ez közelítleg szabályozható! Kéma eakcó eseté má ehézkesebb éháy esetbe (l. galvácellák eseté) megvalósítható a közel-evezbls mköés. Egyesúly: a fet ktéum-egyeletek leíják a folyamatok egyesúlyáak feltételet s. A sotá lejátszóó (evezbls) folyamat az egyesúly állaot elééség játszók le. Ekko az etóa maxmáls (elszgetelt eszebe) a bels eega mmáls (állaó és mellett) stb. Az evezbls úto eléhet egyesúly állaot elvleg evezbls úto s eléhet! A folyamat gyakolat kvtelezhetsége má más kéés XI/6
Ismételjük meg a táblázatuk! emészetes változók fuametáls egyeletek sotá lejátszóó folyamatok ktéuma els eega ( 1 2 ) 0 Etala ( 1 2 ) 0 zabaeega A( 1 2 ) A A 0 zabaetala ( 1 2 ) 0 Etóa ( 1 2 ) 1 0 XI/7
AZ EYENÚLY FELÉELE INENZÍ PARAMÉEREKKEL Az egyesúly feltételét extezív aaméteekkel kfejezve má láttuk! emkus egyesúly Má láttuk együk két D- eszet ( és ) helyezzük ket tatályba úgy hogy a két tatály abatkus falo keesztül étkezk. Az egyesúly feltétele: Ez a temkus egyesúly temoamka feltétele! Mechaka egyesúly együk két D- eszet ( és ) helyezzük ket meev falú tatályba úgy hogy a két tatály étkezk állaó -. Egyesúlyba a esze szabaeegája: A A 0 áltoztassuk az egyk tatály téfogatát a másk téfogatáak kááa! Ekko: A A Mvel a teljes téfogat állaó következ alakba íható:. Ezét az egyesúly egyelet a ( ) 0 Az egyesúly temészetese csak a esetbe teljesül! Ez a mechaka egyesúly temoamka feltétele! XI/8
Ayagátmeet egyesúly Legye két fázsuk a eszebe ( és ) s legye az ayag azo ftezmáls ayagmeysége mely átmegy a fázsból az fázsba. Azt tujuk hogy -. zté láttuk hogy állaó és mellett (ha cs egyéb muka): azaz (mvel me más 0) 0 ( - ) 0. ehát és a kéma otecálok külöbségéek ellekez az eljele. Ebbl az következk hogy a kéma otecál alacsoyabb az fázsba. Általába me ayag az alacsoyabb kéma otecálú helye gyekszk! Egyesúlyba: azaz ( - ) 0. Ez az ayagátmeet egyesúly temoamka feltétele! XI/9
Kéma eakcók egyesúlya zsgáljuk az alább általáosított eakcóegyelettel leít kéma eakcót állaó és mellett: 0 ν. A D- esze szabaetala változása: 0. A kéma eakcó vszot kéyszefeltételkét jelek meg ezt a eakcóexteztás bevezetésével vehetjük fgyelembe! Emlékezzük: ξ ν Ebbl kfejezve az ayagmeység megváltozását ν ξ maj behelyettesítve a szabaetala megváltozását leíó egyeltleségbe: ξ ν 0. Az egyelet mkét olalát elosztva a eakcóexteztás ks ftezmáls megváltozásával kajuk meg egy kéma eakcó sotá lejátszóásáak vagy az egyesúly elééséek feltételét: ξ ν 0 Az egyelet bal olalá álló meységet a eakcó szabaetala változásáak evezzük: XI/10
XI/11 ξ. A eakcó szabaetala változása tezív meység métékegysége Jmol -1. Megjegyezzük hogy a fet eljááshoz hasolóa efálhatuk egy so meységet. A eakcó etalaváltozása: h ν ξ ahol a acáls molás etala: h. A eakcó etóaváltozása: s ν ξ ahol a acáls molás etóa: s. A eakcó téfogatváltozása: v ν ξ ahol a acáls molás téfogat: v. Ne felejtsük el megte az összehasolítást a staa eakcóetalával stb.!
XI/12 bbs-elmholtz összefüggés kéma eakcóka A eakcó szabaetala változása: taa eakcó szabaetala változása: A eakcó szabaeega változása: A A taa eakcó szabaeega változása: A A
A ERMODINAMIKA III. FÉELE aasztalat tövéy az etóa abszolút étékée! Nest-féle htétel: bámely zotem fzka folyamatot vagy kéma eakcót kísé etóaváltozás ullához tat ha a hméséklet a 0 K-hez tat. aasztalat bzoyíték a otoombos kémookl ké fázsátalakulás (l. Atks köyv). a 0 K-e ulláak vesszük a tökéletes kstályos elemek etóáját akko a Nest-tételbl következk hogy valamey tökéletes kstályos vegyületek ulla az etóája 0 K-e. Ebbl alteatív megfogalmazás: a me elem etóáját 0 hméséklete stabl állaotába ulláak veszem akko me ayagak oztív lesz az etóája am 0- ullává válhat és bztosa ulla s lesz valamey tökéletes kstályos ayaga. XI/13