Fyzikální chemie I - MC260P01

• Anglický název: Physical Chemistry I
• Zajišťuje: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2013
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: zrušen
• Jazyk výuky: čeština
• Další informace: http://prfdec.natur.cuni.cz/~pmc/
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: prof. RNDr. Bohuslav Gaš, CSc.
• Je korekvizitou pro: MC260P02
• Je prerekvizitou pro: MC260C11

Anotace

čeština

Poslední úprava: ZUSKOVA (10.02.2003)

Přednáška je první částí kurzu Fyzikální chemie, který je určen především pro studenty chemických oborů. Podává základy termodynamiky zaměřené na její užití v přírodních vědách.

Souběžně s přednáškou probíhají Cvičení z fyzikální chemie (C260C01), kde se prohlubuje pochopení přednášené látky a procvičují související příklady. Současné absolvování Cvičení z fyzikální chemie a udělení zápočtu z něj je podmínkou pro složení zkoušky.

angličtina

Poslední úprava: ZUSKOVA (10.02.2003)

Physical Chemistry I

The lecture is the first part of the Physical Chemistry course, which is directed predominantly for students in chemical fields. It brings the base of thermodynamics directed for its use in sciences. In parallel with the lecture there are held Calculations in Physical Chemistry (C260C01), where the understanding of the theoretical matter is trained.

Literatura

Poslední úprava: ZUSKOVA (10.02.2003)

P.W. Atkins: Physical Chemistry, Oxford University Press

W.J. Moore: Fyzikální chemie, SNTL, Praha

J. Dvořák, R. Brdička: Základy fysikální chemie, Academia, Praha

Sylabus

čeština

Poslední úprava: ZUSKOVA (10.02.2003)

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.

Podrobnější sylabus včetně rovnic je dostupný na Webové stránce

http://www.natur.cuni.cz/~gas

angličtina

Poslední úprava: ZUSKOVA (10.02.2003)

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