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POTENZIALI TERMODINAMICI Antonio Ballarin Denti Entalpia Energia libera di Helmoltz Energia libera di Gibbs.

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Presentazione sul tema: "POTENZIALI TERMODINAMICI Antonio Ballarin Denti Entalpia Energia libera di Helmoltz Energia libera di Gibbs."— Transcript della presentazione:

1 POTENZIALI TERMODINAMICI Antonio Ballarin Denti Entalpia Energia libera di Helmoltz Energia libera di Gibbs

2 ENTALPIA essendo Differenziando:

3 H = H(T,p) Considerando H = H(T,p) dp=0 A pressione costante dp=0 c v Mentre c v misura la variazione dellenergia interna per c p una variazione di un grado di temperatura, c p misura la variazione dellENTALPIA.

4 Per p= cost si ha: E nel caso di GAS IDEALI: H>0endotermiche H>0: reazioni endotermiche H<0esotermiche H<0: reazioni esotermiche

5 Lentalpia (definita in chimica calore di reazione) può essere calcolata in reazioni complesse a partire dai calori di formazione delle sostanze reagenti Esempio: La reazione del CH 4 non è praticamente realizzabile, ma:

6 ENERGIA LIBERA DI HELMOLTZ sistema meccanico: sistema termodinamico: Sistema in ambiente a T = cost che si trasforma da A a B Esiste un limite superiore al calore che un sistema può ricevere da un ambiente esterno

7 Posto U = U(B)-U(A) ottengo un limite superiore al lavoro nella trasformazione tra A e B Se il processo è reversibile e T è anche la temperatura degli stati iniziale e finale, si ha: Definendo la funzione di stato ENERGIA LIBERAF = U - TS ENERGIA LIBERA F = U - TS (potenziale di Helmoltz) L =vale solo per trasformazioni REVERSIBILI

8 L = 0 Se il sistema è isolato dinamicamente (L = 0) Lenergia libera non può aumentare e, quando raggiunge un minimo, si ha uno stato di equilibrio stabile, analogamente ai sistemi dinamici quando si ha un minimo di energia potenziale. La funzione F La funzione F è per i sistemi termodinamici, è equivalente allenergia potenziale per i sistemi meccanici

9 Energia libera di un gas perfetto Trasformazioni infinitesime L =vale solo per trasformazioni REVERSIBILI

10 Ci sono quindi 2 condizioni di equilibrio di un sistema: MASSIMO DI ENTROPIA MINIMO DI ENERGIA LIBERA Esempio: stato SOLIDO/LIQUIDO dellH 2 O Mettiamo 1 cubetto di ghiaccio in acqua calda. La T del ghiaccio resta costante (T= 273 K = 0°C). In esso fluisce il calore Q. Aumento di entropia Quando il ghiaccio diventa liquido, S raggiunge il valore massimo

11 Ma allora, perché esiste lo stato solido (ghiaccio)? Consideriamo un sistema formato da: Campione dacqua Grande termostato S TOT (campione +termostato) tende ad aumentare Dal termostato al campione fluisce il calore Q a cui è associata E=Q + Diminuzione ENTROPIA termostato variazione ENTROPIA sistema T

12 Sarà dunque: O anche: Essendo T costante:

13 F = E-TS Ricordando che: F = E-TS Dunque lequilibrio del nostro sistema sarà dato da un massimo di S e un minimo di F Basse T Alte T TS < EF E TS < E ed F scende allo scendere di E TS > EFS TS > E ed F scende al crescere di S Prevale lo stato solido Prevale lo stato liquido

14 ENERGIA LIBERA DI GIBBS Tpc p c v Trasformazioni a T e p costanti. Usiamo c p e non c v Definiamo la funzione di stato energia libera di Gibbs: p = cost Quando p = cost T = cost Se anche T = cost Quindi: G B G A


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