Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Základy termodynamiky. Principy Celá termodynamika vychází ze dvou empiricky zjištěných principů, které není možné odvodit ze žádných „základnějších“

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Základy termodynamiky. Principy Celá termodynamika vychází ze dvou empiricky zjištěných principů, které není možné odvodit ze žádných „základnějších“"— Transkript prezentace:

1 Základy termodynamiky

2 Principy Celá termodynamika vychází ze dvou empiricky zjištěných principů, které není možné odvodit ze žádných „základnějších“ vztahů nebo zákonů. Není zřejmé, proč tomu tak je, proč „Příroda“ tyto principy dodržuje. Tyto dva principy, označované jako zákony, jsou formulovány následovně: –energie systému zůstává konstantní pokud není změněna prací nebo přenosem tepla (princip „konzervace“ nebo „zachování“ energie) –celková neuspořádanost v průběhu procesů roste

3 Základní pojmy Práce je vykonávána nějakým procesem v případě, kdy může být v principu tento proces použit pro změnu výšky závaží. Energie systému je jeho potenciální schopnost konat práci. Energie systému může být změněna nejen prací. Pokud se změní energie systému tokem tepla mezi systémem a jeho okolím v důsledku rozdílu jejich teplot, pak byla energie přenesena v podobě tepla.

4 Vnitřní energie dU = dq + dw dU = dq − p dV Objemová práce w = F×s = p×A×s = p×  V F = p×A  V = A×s

5 Entalpie dU = dq + dw dU = dq − p dV Entalpie H = U + p V dH = dU + d(pV) = dU + p dV + V dp dH = dU + p dV (p = konst.) Dosazením za vnitřní energii dH = dU + p dV = (dq − p dV) + p dV = dq (p = konst.) dH = dq p

6 Druhý zákon

7 Entropie ∆Scelk > 0 Systém a jeho okolí

8 Celková změna entropie Proces dS celk > 0 dS celk = dS sys + dS ok dS sys + dS ok > 0 Rovnováha dS sys + dS ok = 0

9 Gibbsova funkce dq p,sys = dH sys dq p,ok = − dq p,sys = − dH sys dS celk = dS sys + dS ok Gibbsova funkce

10 T dS celk = T dS − dH > 0 − T dS celk = dH − T dS dG = dH − T dS dG < 0 Termodynamická rovnováha dG = 0 Gibbsova funkce G = H − TS dG = dH − T dS − S dT (p = konst.) dG = dH − T dS (T = konst.) − T dS celk = dG dS celk = - dG/ T aby dS celk > 0 musí být dG < 0 Gibbsova funkce

11 dG = V dp - S dT Gibbsova funkce

12 Závislost Gibbsovy funkce na složení dG A = V A dp – S A dT + μ A dn A Ideální dG = V dp – S dT + μ dn μ A = μ A ° + RT ln X A Reálné μ A = μ A ° + RT ln a A f A = γ A p A a A = γ A X A

13 Souhrn pokud systém nevyměňuje s okolím teplo a práci, zůstává jeho energie konstantní (zachování energie) při všech samovolných procesech celková entropie systému roste Energie dU = dq + dw dw = p dV dU = dq – p dV dH = dq p Entropie dS = dq / T dS = dH / T Gibbsova funkce G = H – T×S dG = – S dT + V dp +  dn  =  ° + RT ln a

14 Procesy Fázové přeměny čistých látek Tání Var Sublimace Polymorfní přeměny Fáze × skupenství Fáze: relativně homogenní fyzikální a chemické vlastnosti; oddělená od jiných fází ostrým rozhraním (mechanicky separovatelná) Skupenství: plynné, kalpalné, pevné Složka: skutečná nebo fiktivní látka, pomocí které popisujeme složení fází Fázový diagram Procesy

15 Fázové hranice   (T 1, p 1 ) =   (T 1, p 1 )

16 Fázové hranice

17 Konstrukce

18 Přeměny bazaltu Hranice mezi bazaltem a nízkotlakým granulitem (1) 3Mg 2 SiO 4 + 2CaSi 2 Al 2 O 8 = 4MgSiO 3 + CaMgSi 2 O 6 + CaAl 2 SiO 6 + MgAl 2 O 4 forsterit anortit enstatit diopsid Ca-Al pyroxen spinel mezi nízkotlakým a vysokotlakým granulitem (2) CaSi 2 Al 2 O 8 + 2MgSiO 3 = CaMg 2 Al 2 Si 3 O 12 + SiO 2 anortit enstatit granát křemen a mezi vysokotlakým granulitem a eklogitem (3) CaSi2Al2O8 = CaAl 2 SiO 6 + SiO 2 anortit Ca-Al pyroxen křemen Přeměny bazaltu

19 Systémy s proměnlivým složením fází chemické reakce pevné, kapalné a plynné roztoky A + 2B ↔ 3C + 2D změna v množství látky A dn A = –d  změna v množství látky C dn C = +3 d   – rozsah (pokročilost) reakce

20 G = G A + 2 G B + 3G C + 2G D G = G° A + RT ln a A + 2 (G° B + RT ln a B ) (G° C RT ln a C ) + 2 (G° D + RT ln a D ) dG =  A dn A +  B dn B +  C dn C +  D dn D dG = –  A d  – 2  B d  + 3  C d  + 2  D d  A + 2B ↔ 3C + 2D

21 z leva do prava z prava do do leva rovnováha A + 2B ↔ 3C + 2D

22 Za rovnováhy Reakční Gibbsova funkce

23 HA(aq) + H 2 O(l) ↔ A – (aq) + H 3 O + (aq) HA ↔ H + + A – Konstanty kyselosti Důležité rovnovážné konstanty

24 CaCO 3 ↔ Ca 2+ + CO 3 2– Součin rozpustnosti Fe 3+ + OH – ↔ Fe(OH) 2– Konstanta komplexity H 2 O ↔ H + + OH – Iontový součin vody (autoprotolýza) Fe (olivín) ↔ Fe (pyroxen) Distribuční koeficient Fe 3+ + e – ↔ Fe 2+  G = –nFE Oxidačně-redukční reakceKonstanty

25 Albit (s) ↔ Albit (l) Anortit (s) ↔ Anortit (l) Diagramy

26 Diagramy


Stáhnout ppt "Základy termodynamiky. Principy Celá termodynamika vychází ze dvou empiricky zjištěných principů, které není možné odvodit ze žádných „základnějších“"

Podobné prezentace


Reklamy Google