Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Fyzikálně-chemické aspekty procesů v prostředí Předmět je zaměřen na studium fyzikálně-chemických aspektů procesů v prostředí, tj. na principy termodynamické,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Fyzikálně-chemické aspekty procesů v prostředí Předmět je zaměřen na studium fyzikálně-chemických aspektů procesů v prostředí, tj. na principy termodynamické,"— Transkript prezentace:

1 Fyzikálně-chemické aspekty procesů v prostředí Předmět je zaměřen na studium fyzikálně-chemických aspektů procesů v prostředí, tj. na principy termodynamické, kinetické, elektrochemické a na základní východiska statistické mechaniky 1.Obsah předmětu, základní pojmy, 2.I.věta termodynamická, aplikace na ideální plyn 3.II. věta termodynamická, pojem entropie, Gibbsova volná energie 4.III. věta termodynamická, chemická rovnováha, relace rovnovážné konstanty a Gibbsovy energie 5.Pojem aktivity, Debye - Hückelova teorie 6.Oxidačně-redukční reakce, elektrodové děje, Eh prostředí 7.Reakční kinetika, procesy 1. řádu a řádů vyšších 8.Kinetika simultánních procesů 9.Kinetika heterogenních soustav se sorpcí - specifické příklady 10.Pojem dynamického systému, linearita, nelinearita a její důsledky 11.Numerické řešení DR – Runge-Kutta metoda, Galerkinova metoda (okrajové úlohy) 12.Základy statistické termodynamiky, entropie, Boltzmannův distribuční zákon

2 Systém = soustava Termodynamika nezkoumá mikrostrukturu, rozlišuje obecně vymezenou soustavu – systém determinovaný (jako celek) stavovými parametry. Mezi systémem a jeho okolím může probíhat výměna hmoty a energie. Q W Systém (soustava) izolovaný - nevyměňuje hmotu ani energii s okolím uzavřený - nevyměňuje hmotu, vyměňuje energii otevřený – vyměňuje hmotu i energii (např. živý organizmus) otevřený s ustáleným tokem

3 Formy energie vyměňované s okolím Teplo Q - v ýměna probíhá v důsledku teplotního rozdílu Práce W - výměna probíhá působením sil - objemová – změna objemu media tvořícího soustavu - mechanická Znaménková konvence Vždy je odčítán počáteční stav od konečného (obecně platné - v matematice viz. určitý integrál) Tzn: + energie dodaná do systému - energie odebraná ze systému W > 0 systém odebírá práci W < 0 systém koná práci Q > 0 systém odebírá teplo - endotermický děj Q < 0 systém produkuje teplo - exotermický děj Q = 0 adiabatický děj

4 Fáze, složky, skupenské přeměny Fáze – homogenní oblast soustavy - vykazující pouze spojité změny vlastností v prostoru Soustava složená z jedné fáze je homogenní Soustava složená z více fází je heterogenní Složka – každá fáze může být složena s více chemických individuí – složek Jako složky jsou brána pouze chemická individua, jejichž koncentrace lze nezávisle měnit. Tj. nikoli látky vznikající z nezávislých složek chemickou reakcí, resp. látky koncentračně závislé na složkách prostřednictvím chemických rovnováh. Skupenská přeměna – nespojitá změna vlastnosti soustavy nastávající při specifických p,T podmínkách Skupenství: plyn tekutiny kapalina kondenzovaný tuhá látka stav plazma

5 Stav a rovnováha soustavy Stav soustavy je determinován stavovými veličinami - nezávisí na způsobu – cestě jakou se soustava do daného stavu dostala Např. p, T, V, n Vlastnosti soustavy vyjádřené stavovými veličinami: -Extenzivní – mají aditivní charakter (jsou součtem částí) m, V, celk. E - Intenzivní – nezávisí na látkovém množství – p, T, ρ, c, U Teplo Q a práce W nejsou stavovými veličinami vztahují se k termodynamickému ději probíhajícímu z počátečního stavu do stavu rovnovážného Termodynamická rovnováha: - Mechanická (vyrovnání tlaků) - Tepelná (vyrovnání teplot) - Koncentrační - Fázová (mění-li se skupenský stav) - Chemická

6 Termodynamický děj Do rovnovážného stavu může soustava přejít: Dějem vratným (reverzibilním) – cesta nekonečně malými kroky nekonečně dlouhou dobu přes stavy nekonečně blízké rovnováze, směr děje lze kdykoli obrátit - např. expanze plynu při nekonečně pomalém snižování vnějšího tlaku Dějem nevratným (ireverzibilním) – přechod probíhá v konečném čase, v soustavě, resp. v jejím okolí dochází k nevratným změnám - např. expanze stlačeného plynu do vnějšího prostředí s atmosférickým tlakem Reálné děje probíhají nevratně Typy dějů: - izotermickýkonstantní teplota[T] - izobarickýkonstantní tlak[p] - izochorickýkonstantní objem[V] - adiabatickýteplo se nevyměňuje s okolímQ = 0 - izoentalpickýkonstantní entalpie[H] - izotentropickýkonstantní entropie[S]

7 Ideální plyn – stavová rovnice Ideální plyn je jako zcela homogenní medium vymezen: f(p,T,V,n) = 0, f(p,T,V m ) = 0, p = p(T, V m ) Směsi: f(p,T,V,n i ) = 0, f(p,T,V m,x i ) = 0 Na rozdíl od reálného plynu je zcela zanedbána molekulová struktura a mezimolekulární interakce Stavová rovnice ideálního plynu p V = n R T resp. p V m = R T Plynová konstanta R = 8,314 J. K -1.mol -1 p 1 V 1 = p 0 V 0 [T] izoterma V 1 / T 1 = V 0 / T 0 [p] p 1 / T 1 = p 0 / T 0 [V]

8 Stavové chování ideálního plynu Roztažnost – koeficient izobarické roztažnosti: Stlačitelnost – koeficient izotermické stlačitelnosti: Rozpínavost – koeficient izochorické rozpínavosti: Samozřejmě platí: Pro ideální plyn vychází:

9 Ideální plyn - směsi Daltonův zákon parciální tlak Amagatův zákon

10 Ideální plyn – objemová práce Objemová práce dodaná soustavě


Stáhnout ppt "Fyzikálně-chemické aspekty procesů v prostředí Předmět je zaměřen na studium fyzikálně-chemických aspektů procesů v prostředí, tj. na principy termodynamické,"

Podobné prezentace


Reklamy Google