I gas
Gas, liquidi, solidi
Equazione di stato dei gas perfetti PV= nRT P= pressione V= volume n= numero moli R è una costante T = temperatura
Pressione P= Forza/ superficie Nel sistema SI si misura in Pascal (Pa) e corrisponde a una forza di 1 N per m2. Altre grandezze sono l’atmosfera, atm che corrisponde alla pressione esercitata da una colonna di mercurio alta 760 mm a 0° C
Relazioni tra unità di pressione Atm Pa Torr baria bar 1 101325 760 1,013.106 1,013 9,87.10-6 7,5.10-3 10 10-5 1,31.10-3 133,322 1,33.103 1,33.10-3 9,87.10-7 10-1 7,50.10-4 10-6 Bar 0,987 105 750 106
R, la costante dei gas R= 8,2053.10-2 dm3 atm mol-1 K-1 R= 8,3145 J mol-1 K-1
Temperatura
Teoria cinetica dei gas
T e energia cinetica 3 RT Ecin= 2 NA k= R/NA costante di Boltmann k= 1,3806505. 10-23 JK-1
Distribuzione delle energie cinetiche
Termodinamica chimica
Sisitemi e funzioni di stato Sistema = l’oggetto dell’indagine Intorno = tutto il resto Sistema aperto scambia materia ed energia con il suo intorno Sistema chiuso scambia solo energia Sistema isolato non scambia nulla Stato di un sistema è definito dai valori delle grandezze chimico-fisiche Trasformazioni isobare, isocore, isoterme, adiabatiche
Lavoro e calore Lavoro e calore sono forme di energia 1 kcal= 4,184 kJ
Energia interna e primo principio della termodinamica Energia interna U è la somma di tutte le forme di energia possedute da ogni singolo componente del sistema U è una funzione di stato (le sue variazioni dipendono dallo stato iniziale e finale e non dal percorso) U = q – w dove q è il calore assorbito dal sistema w il lavoro compiuto dal sistema Per trasformazioni isobare si introduce la funzione entalpia. H= U+pV la cui variazione dà il calore della trasformazione Trasf. Esoentalpica H < 0 emette calore Trasf. Endoentalpica H > 0 assorbe calore
Calori di reazione H2(g)+ ½ O2(g)→ H2O(l) H0= -68,32 kcal mol-1 C(s)+ O2(g)→ CO2(g) H0=-94,17 kcal mol-1 CH4(g)+ 2O2(g)→ CO2(g)+ H2O(g) H0=-212.19 kcal mol-1
Entalpia standard di reazione Condizioni standard: T= 25°C, p= 1 atm Sostanze solide (c ): nella forma cristallina stabile Sostanze liquide (l): liquido puro Sostanze gassose (g). p parziale 1 atm Sostanze in soluzione: conc. Molare = 1
Spontaneità delle trasformazioni Un gas a T costante si espande Calore fluisce spontaneamente dalle zone calde alle zone fredde Cellulosa brucia formando acqua e diossido di carbonio
Degrado dell’energia Il trasferimento di calore avviene attraverso un trasferimento di moto casuale Il trasferimento di energia mediante lavoro avviene attraverso un moto organizzato
Biglia che cade Spontaneamente cade e trasforma la sua energia potenziale eccitando gli atomi della lastra su cui cade Per risalire tutti gli atomi dovrebbero spontaneamente vibrare verso l’alto In una trasformazione concorrono due fattori, il calore e la variazione di ordine
Entropia In una trasformazione l’entropia varia in modo proporzionale al calore assorbito dal sistema e inversamente proporzionale alla temperatura, S= q/T Nella definizione di Boltzmann è una misura del disordine a livello molecolare S= k ln(W) dove k è la costante di Boltzmann e W è il numero di microstati di un sistema
Entropia di solidi, liquidi, gas
Energia libera G= H – TS Una trasformazione isoterma è data da G= H- TS Spontanea se G < 0