la termodinamica argomenti base, Schemi e mappe concettuali di Chimica

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TERMODINAMICA LE FUNZIONI DI STATO ENERGIA INTERNA ED ENTALPIA L V - LA TERMODINAMICA CLASSICA Lo scambio di Energia LAVORO descrive il comportamento di tra sistema e Ambiente il lavoro è il prodotto Sistemi formati generalmente avviene tramite della forza per lo spostamento da grandi numeri di particelle w = F x h = - Pex = A + 12 = - Pex = Av - V L proprietà Macroscopiche LAVORO W CALORE 9 L J E coinvolta E trasferita Temperatura Pressione quando un tra sistema e ambientoggetto viene - e per deriva da Ek deriva da spostato lungo effettodi una quantità di una certa differenza di Moto direzione per Temperatura AT una forza ↓ ↓ - V MECCANICA STATISTICA Trasferimento Trasferimento TRASFORMAZIONE REVERSIBILE di Energia di Energia (infinitamente cento - wma utilizzala statistica ma Potenza o e la teoria della probabilità davatoa Forze dovuto a Forze macroscopiche molecolari avviene in modo che si passi per lo studio del comportamento attraverso stati di equilibrio Meccanico e Termodinamico >Può essere invertita senza che comporti cambiamenti nee sistema V > Impossibile da realizzare EQUILIBRIO TERMODINAMICO Modello idealizzato Il valore delle grandesse macroscopiche rimane costante nel tempo > Se cambia il sistema si trasforma ↓ w = - jPav =- =-Riten Lavoro e calare non sono funzioni di Stato Cas dipendono dal percorso) CALORE L LA CALORIA un Sistema Termodinamico è un sistema di molte particelle Equilibrio è la quantità di E E interazione Termica Termico necessaria per aumentare di 1 . C la - & Temperatura di 1g PRINCIPIO ZERO PRINCIPIO1 TERMODINAMICA di H20 a pressione TERMODINAMICA - atmosferica standard W - I Se i sistemi A e B si l'Energia l'Energia interna in un sistema 1cal = 4 , 2865 travamo in Equilibrio si conserva è una funzione di isolato Su = 0 Int . Termico con il sistema c state 1 kcal= 41865 allora i sistemi AeB ↓ POTERE CALORIFICO Sono in Equilibrio Termica PROCESSO trasformazione senza scambi di colare Tra Loro > Il lavoro completo è alla variazione di U quantità di calore ADIABATICO che è funzione di Stato) liberata dalla w Contristione Completa di una massa Energia Interna L L I unitaria Somma di tutte le E TRASFORMAZIONE ISOCORA TRASFORMAZIONE ISOBARA ↓ Possedute dal Sistema V= costante P = costante La misura del flusso di calore Au = gn + wv Au = 9, +wo è detta CALORIMETRIA 1u = qu+0 W - =0 perche -> P= cost ↓ -V = 0 quindi SU = qu Se l'unico tipo di lavoro che si svolge è Lavoro P-V CAPACITà TERMICA a V = costante il calare è funzione di Stato => U = 9p - PAL La capacità termica di un oggetto è la quantità 9p = su + PA)di calare richiesto per aumentare la temperatura Nel gas perfetto el forze w di IC (proprietà estensiva intermolecolari = O funzione Termodinamica q = colore Scambiato L'energia potenziale = o ENTALPIA H Incremento di T H = u + PV - H =AU + PAV l'E interna di un gas9 = C . AT ideale è soloCinetica AH = 9P a p = costante il calare ~ U = Nk è una funzione di Stato CALORE Capacità media = NKT SPECIFICO TERMICA MOLARE - Calore TERMOCHIMICA necessario Calore Per innalzare necessario it calare a pressione di 1 grado Per innalzare Costante diventa funzione L'unità di massa di 1 grado di Stato I mole 9=C MAT SPONTANEITÀ - ENTROPIA-ENERGIA LIBERA 2 PROCESSI SPONTANEL L "ENERGIA TENDE A DISPERDERSI -Entropia S E l Alt non sono sufficienti a predire la - MATERIA TE DE A DISPERDERSI È una funzione di Stato S = Sy-Si spontaneità di un processo termodinamico 2 per Definizione - S = fare 2 nas necessariamente la situazione più MICROSTATO Le T= catante -01S = ev (k5/k] stabile per un sistema è quella di una specifica e dettagliata Configurazione assunta dal - I minima energia interna Sistema in uno specifica Secondo Principio Terzo Principio stato termodinamico (E , V , P , in) ~ S In un sistema isolato AT = OK l'entropia di un sale si scioglie una reaside in una trasformazione qualunque materiale a prescindere dal spontanea può essere l'Entropia s'è proporzionale spontanea e'Entropia perfettamente cristallino calare scambiato ESOTERMICA , ENDOTERMICA aumenta è zero (w = 1) dal sistema & ATERMICA al logaritmo dei microstati w Possibili per il sistema in uno V specifico stato termodinamico quando varia l'entropia S = Ken W 15 = Sf - Si 15 = Ken f L - wi Cameriamenti Cambiamenti v Wg > Wi allosasso di Temperatura 2 di fare Recisioni ~ Mescolamento ↓ SECONDOPRINCIPIO TERMODINAMICA lug wi allora 15 0 Liquidi o gas chimiche Tcresce Dissclusione S(g)) S(i)S(s) Ce trasformazioni termodinamiche hanno - Saumenta ~ I moli di un verso privileggiato la probabilità di ogni l'aumento del gas aumenta ~ disordine = L J Stato termodinamico e aumento di S allora S il Lavoro può trasformarsi il CALOR fluisce correlata al numero di aumenta integralmente in colore ; spontaneamente da modi nel quale può en ere V un corpo più caldo ragguato IlCalore mon può a un corpo più greddo trasformarsi integralmente ↓ > maggiare è il numero di in lavoro non può fare il modi tramite i quali uno Percorso inverso Stato termodinamico prò ENUNCIATO DI CLAUSIUS [ exereraggumto,magea me - il calore passa dal corpo più caldo freddo V la Reazione Spontanea è quella che porta allo stato termodinamico con il numero maggiore di Microstrati v C' irreversibilità non è risultato di una certezra,ma diProbabilità ENTROPIA STANDARD S Entropia assoluta di una satanza a 25C a 1 atm - So è una quantità positiva Più grandi sono le molecole maggiore è l'entropia COco SVOLGIMENTO SPONTANEO ENERGIA LIBERA DI GIBBS G = H - TS DELLE REAZIONI P. T = costante dG = dHd S- -H Reagenti > Prodotti aG < 0 x T AS TAS tot = TASg -AHo > O sistema ASprodottaSreagenti la variazione di entropia è l'energia libera permette di stabilire la spontaneità uguale al rapporto tra la di una trasformazione utilizzando solo funzioni e One di entropia del parametri del sistema variazi sistema cambiata di segno e la temperatura T Energia"libera" -G = AH - TAS a disposizione Suniverso - A sistema T + AS sistema In un qualunque sistema che si travi in definite condizioni di Temperatura e di pressione ogni trasformazione spontanea è accompagnata da Moltiplicando Entrambi i membi per -T una diminuzione dell'energia libera - TASunivers sistema-TASsistema (d Esist +, p 70 - V P , T = costante~ambiente - SHO non possono verificarsi spontaneamente T trasformazioni che comportino un aumento di essa - Stat = ASsistema o (c Esist +, p = C la funzione energia libera ha il valore minimo possibile per il sistema considerato e questa condizione determina L'energia libera di REAZIONE STANDARD 16 o [ LO STATO DI EQUILIBRIO TERMODINAMICO del Sistema stesso è la differenza tra le energie standard di formazione dei prodotti e dei reagenti Puri moltiplicate per i coefficienti stechiometrici alla Temperatura indicata G = H - TAS ESEMPI Nonspontaneous AG>0 Reazioni spontanee a qualsiasi temperatura Reazioni esotermiche (AH < 0) che avvengono con aumento del numero di molecole gassose (AS > 0) ESEMPI 2H,0,9 — 2H,0)+09 combustione di molti combustibili (legno, petrolio, benzina) decomposizione di esplosivi solidi o liquidi Free energy ° L Reazioni spontanee a bassa temperatura y . 9 Spontaneous Reazioni esotermiche (A < 0) che avvengono con diminuzione del numero di molecole gassose (AS < 0) ESEMPI reazioni di sintesi: 2H,,,, + O, 2H:.0p 3Hyg + N 2NHyp co” so, cHolt, Increasing temperature (K) ho H20 Reazioni spontanee ad alta temperatura alia n co; tant ‘ © H70 Reazioni endotermiche (AH > 0) che avvengono " co) co; con aumento del numero di molecole gassose (AS > 0) Ho o Mo c0: co ESEMPI reazioni di decomposizione: CaCOy,, — Ca0,,) + COyy nolo mio reazioni di dissociazione: 2H,0,,, — 2Hyg * Og Meer Db toh Pre Enoroy Low Fre Eneoy Low Ent 2 High Entopy Dal momento che il AG è una funzione di stato Elementi AG° = AH? — TAS® Il valore standard AG = 0 è per la formazione degli elementi nei loro forma più stabile a c.s.. Energia libera di formazione — AG? = I nAG; (prodotti) — > nAG° (reagenti) Made with Goodnotes