Last update: prof. RNDr. Bohuslav Gaš, CSc. (06.06.2019)
1. Basic terms Matter and radiation, amount of substance - mol, Avogadro constant, extensive and intensive quantities, molar quantities, units of concentration. Mass and energy conservation laws, units of energy, energy of molecular movement - translation, rotation, vibration, thermal energy, equipartition principle of classical physics. 2. Properties of gases States of substances, units of pressure and temperature, standard values of pressure and temperature, temperature scales, perfect gas equation. Kinetic theory of gases: distribution of speed, mean square speed, mean speed, most probable speed, mean energy, intermolecular collisions, collision frequency, collision density, mean free path, collision with surfaces. Real gases: compression factor, virial equation of state, van der Waals equation, critical constants of real gases. 3. First law of thermodynamics Internal energy, expansion work, reversible and irreversible processes, functions of state, enthalpy, heat capacities, expansion work in reversible and irreversible processes, isothermal and adiabatic expansion and compression of ideal gas. Thermochemistry: enthalpy (heat) of fusion, boiling, sublimation, enthalpy (heat) of reaction, formation, combustion, dependence of reaction enthalpy on temperature, Hess law. 4. Second law of thermodynamics Definition of entropy of system and environment, Clausius inequality, calculation of entropy, heat engines, heat pump, their efficiency definition of Helmholtz and Gibbs energy, spontaneity and equilibrium of processes, thermodynamic equation of state, Maxwell equations, dependence of Gibbs energy on temperature and pressure.Definition of chemical potential of pure substance, chemical potential of ideal gas, fugacity of real gases and its calculation. 5. Pure substances Solid substances, liquids, gases, phase changes, Gibbs law of phases, phase equilibria, Clapeyron equation, Clausius-Clapeyron equation, water vapour in air, relative humidity. 6. Mixtures Partial molar quantities, partial molar volume, chemical potential of mixture, Raoult law, Henry law, colligative properties of solutions: elevation of boiling point depression of freezing point, solubility, osmotic pressure, physiological values of osmolarity. Boiling of mixture of liquids: distillation, rectification, phase diagrams p-x, T-x, azeotropic mixtures, distillation with water steam. Definition of activity, activity of mixture of gases, activity of liquid solution, mixing Gibbs function. 7. Chemical equilibria Reaction Gibbs energy, standard reaction Gibbs energy, equilibrium constant, dependence of equilibrium constant on temperature (van't Hoff equation), dependence of equilibrium composition on pressure, calculation of equilibrium composition of reaction mixture, homogeneous and heterogeneous chemical equilibria. A more detailed syllabus together with equations is available at the Web page http://www.natur.cuni.cz/gas
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (02.10.2023)
1. Základní pojmy Hmota (látka) a záření, množství látky - mol, Avogadrova konstanta, extenzivní a intenzivní veličiny, molární veličiny, jednotky pro koncentraci. Zákon zachování hmoty a energie, jednotky energie, energie pohybu molekul - translace, rotace, vibrace, tepelná energie, ekvipartiční princip klasické fyziky.
2. Vlastnosti plynů Stav látky, jednotky tlaku a teploty, standardní hodnoty tlaku a teploty, absolutní teplota, teplotní stupnice, stavová rovnice ideálního plynu. Kinetický model ideálního plynu: rozložení rychlosti, střední kvadratická rychlost, střední rychlost, nejpravděpodobnější rychlost, střední energie, mezimolekulové srážky, srážková frekvence, hustota srážek, střední volná dráha, počet nárazů na stěnu. Reálné plyny: kompresibilitní faktor, viriální rozvoj kompresibilitního faktoru, van der Waalsova rovnice, kritické veličiny plynu.
3. První termodynamická věta Vnitřní energie, objemová práce, reverzibilní a ireverzibilní děje, stavové funkce, entalpie, tepelné kapacity při konst. objemu a tlaku, objemová práce při reverzibilním a ireverzibilním ději, izotermická a adiabatická expanze a komprese ideálního plynu. Termochemie: entalpie (teplo) tání, varu, sublimace, tuhnutí, kondenzace,entalpie (teplo) reakční, slučovací, spalné, závislost reakčního tepla na teplotě, Hessův zákon.
4. Druhá termodynamická věta Definice entropie systému a okolí, Clausiova nerovnost, výpočet entropie, tepelné stroje, tepelná čerpadla, jejich účinnost, definice Helmholtzovy a Gibbsovy energie, spontánnost a rovnováha dějů, termodynamická stavová rovnice, Maxwellovy rovnice, závislost Gibbsovy energie na teplotě a tlaku. Definice chemického potenciálu čisté látky, chemický potenciál ideálního plynu, fugacita reálného plynu a její výpočet.
5. Čisté látky Pevné látky, kapaliny, plyny, fázové změny, Gibbsův zákon fází, rovnováha mezi fázemi, Clapeyronova rovnice, Clausiova-Clapeyronova rovnice, obsah vodní páry ve vzduchu, relativní vlhkost.
6. Směsi Parciální molární veličiny, parciální molární objem, chemický potenciál složek směsi, Raoultův zákon, Henryho zákon, koligativní vlastnosti roztoků: zvýšení bodu varu, snížení bodu tuhnutí, rozpustnost tuhých látek, osmotický tlak, fyziologické hodnoty osmolarity. Var směsi kapalin: destilace, rektifikace, fázové diagramy p-x, T-x, azeotropické směsi, destilace vodní párou.Definice aktivity, aktivita plynné směsi a roztoku, směšovací Gibbsova funkce.
7. Chemické rovnováhy Reakční Gibsova energie, standardní reakční Gibbsova energie, rovnovážná konstanta, závislost rovnovážné konstanty na teplotě (van't Hoffova rovnice), závislost rovnovážného složení na tlaku, výpočet rovnovážného složení reakční směsi, homogenní a heterogenní chemické rovnováhy. |