پاورپوینت

پاورپوینت Shimi Physic

246 صفحه
9 بازدید
31 فروردین 1404

صفحه 1:
شيمى ۳

صفحه 2:
فصل اول گازها و تثورى جنبش مو لكولى rubies 3 1 ‏حة‎ AE ‏گاز‎ lis 9 i

صفحه 3:
اهداف رفتاري: -- بیان قانون ایده ال ‎eerie mee yer‏ 7 -معادلات گازهاي حقيقي ل 00 ‎ane: ee nao‏ بین مولكولي قاد اد توزیع ‎jae‏ -بولتزمن - پدیده نفوذ مولكولي - توزيع انرزي مولكولي

صفحه 4:
قانون بويل : 5 در يك مقدار معين از يك كاز . حاصلضرب فشار در حجم. مقدارى است ثابت .

صفحه 5:
واحد هاى فشار(م): ا ا ۱ اك 1 Pa=Nm’ =kgm Ss? ‎RCRD Oe ea ge re ee‏ ل اك ‎LAS Eee ee eel‏ | ‎&10.325kPa=

صفحه 6:
1۱ ea Ste eS USO rn C ao erie torr= ‏للك‎ 33328 760 Cnt rere ne ae rae eli BEES bs Sow eye

صفحه 7:
نقطه سه كانه آب : 55 یک ثابت ترمودینامیکی و دمایی که در آن سه فاز آب » بخار آب و بخ می توانند با هم در تعادل باشند.

صفحه 8:
قانون شارل - گیلوسات تغیر حجم گازی ۳1 و دمای 71به حجم گازی ‏ ۳( 6 و دمای ۳6 در فشار ثابت روابط زير را داریم : pY=nR 7 ‏با‎ 24

صفحه 9:
قانون نون شارل - ارل - كيلوساك در حجم ثابت: بسن BV=nR «۲ 21 و به طور 7 ‎ne nee‏ |

صفحه 10:
ا ا ا ا | هه 2 27315 ‎ST 0 516 5‏ 00 - سن > م ‎ ‎PV=R

صفحه 11:
گاز ایده آل : گازی که نیروهای بین مولکولی آن صفر ‏ یعنی نبودن هیچ گونه نیروی جاذبه با دافعه بین مولکولهای آن . گاز حقیقی در صورتی ایده آل است که : الف: بسیار رقیق ب: ميل كردن فشار آن به سمت صفر در اين صورت به دليل ناجيز بودن نيروهاى بين مولكولى كاز حقيقى خصلت گاز ایده آل را داردو داریم: بو طراحد 0 هم

صفحه 12:
مقدار *1» به مقدار کمیت های ۳و ۷ و 1 بستگی دارد. داریم : 1 00 6.066 2م00

صفحه 13:
۱ ‏قانون فشار جزئی دالتون : فشار کلی مخلوط چند گاز با مجموع‎ | A OSC Ca eg ares Lt) ee ene ene aT Tease Sele Sto) kon HES epee

صفحه 14:
0 ‏ل‎ ees) ۱ 1 PV 1 : ‏ازاين رابطه داريم‎ DRT 1 ‏فاکتور تراکم پذیری(1) : خارج قسمت‎ PU 72 Le 27 ea, : ‏داريم‎ ‎nR 3

صفحه 15:
‎Picease ye Sorel RC SR) ACT ee ge CME‏ ل الاي ها سس زیر تولید کی گردد : ‎Z= ‎ ‎=145 ‎1+ bp ‏شکل ‎)٩-۱(‏ صفحه ۲۷

صفحه 16:
عوامل مؤ ثر در فاكتور تراكم يذيرى: 0 0 0 ۳ ری مى كردد در نتيجه مقدار خطاى حاصله ناجيز است در شاخه نزولى : كاهش دما سح اوش بيشتر فاكتور تراكم يذيرى

صفحه 17:
00 ‏ل‎ e ‏كاز هاى موجود در محيط و كاز هايى كه فشار نزديكك به سي‎ 0 ‏ا ا‎ es) ویژگی گاز کامل : ۱ اشغال نکردن حجمی از فضا توسط مولکول های گاز بعنی ۱

صفحه 18:
Cee Se COE rier te eral . ‏نيروهاى بين مولكولى‎ كك ‎SS‏ ا ل لت ل ‏حجم مستثنى : فضاى ‎in‏ برای قرار كرفتن دو مولكول دركنار ‎Piers‏ »وبه این مفهوم است که حجم ‎cst ee pe Cae Fa le SIE

صفحه 19:
نکته: حداقل فضای لازم برای مولکولها به اندازه حجم مستثنی است. ea 3 ed

صفحه 20:
۰ تثبی اشغال شده برای یک مول گاز می تواند به اندازه عدد ‎i Se mess Eee!‏ حجم مستثنى براى يك مول كاز ب! قطر ‎ ‏مولکولی متوسط ‏برابر است . ‎

صفحه 21:
۳۰| و فشار یک اتمسفر - ۲۲۴۰۰ سانتی متر مکمب بنابراین ا | يارامتر هاى موجود در معادله واندروالس : ۳ ب) نیروهای بین مولکولی در گاز ها

صفحه 22:
‎ele‏ ل ‎ ‎— ‎PeFer ees. ‏نزدیک شدن مولکولها به او ‎eee‏ 020 3

صفحه 23:
معادله واندروالس : در [5 en 3 71 | ‏ضريب حجم واندروالس قابل محاسبه بر حسب‎ :!7 نكته : معادله واندروالس به دليل اينكه براى هر كاز مقدار مشخصى از ‎EY ah‏ ا م ا

صفحه 24:
پارامتر های تغییر دهنده حالات فیزیکی یکث جسم : الف) تغييرات فشار ب) تغییرات دما 287 , 6۵ _ V- Dy V

صفحه 25:
ا ا ا ا 01 ORTV, 8PV, ‏م‎ ‎a= —_ ۰ 8 37 27 ar ES ae Ae cence : ‏با قرار دادن ثابت هاى بحرانى‎

صفحه 26:
2 en een lcs ‎MEN ENUF EEE‏ ل ا برای کلیه گاز هل ثابت در نظر می گیرد. ‎read‏ ل ا ‎RCS‏ با استفاده از معادله واندروالس مقدار ثابت 0.375 -2 را مى دهد كه براى كليه گاز ها ثابت است .

صفحه 27:
در هر حالت خارج قسمت مقدار واقعى كميت به مقدار اندازه كيرى شده در سنجشهاى مختلف مقدارى است ثابت. us ۱ ‏مقدار واقعى كميت‎ | ‏ل‎ Pert مقدار سنجش در حالت ۲ ‎SET)‏ ل | کمیت کاسته : خارج قسمت کمیت اندازه گیری شده تقسیم بر کمیت بحرانى و ييروى كننده از قانون حالتهاى متناظر

صفحه 28:
دماى مت دا ل ا 7 =— Boyle یا مدل جنبشى - مولكولى در كاز ايده آل ( تثورى سينتيكك كازها) نيروى ‎i! rol‏ ا ا

صفحه 29:
فرضیات تئوری سینتیک ۱ See) ‏بر‎ cee SBE arp Eo) Bre re eel BE ener ree ESE

صفحه 30:
۳. مولکولها مستقل از یکدیگرند و و به جز در زمان برخورم هیچ ‎ery‏ ا ا ‎a ie aE Sp‏ ۴ انرژی جنبشی یک مولکول از رابطه زیر پیروی می کند که در آن 1 ‎UU ۴ Bye) eer rene)‏ دن اده

صفحه 31:
۱ EE Som [CMTS SY pre en COMES PVE SP Fra) ‏نا الل الاك‎ CEST Be MSY . ‏كننده و اندازه حركت كل آنها بدون تغيير باقى مى ماند‎ ا ا |

صفحه 32:
قانون 53 در تدوین تلوری سینتیکك ‎wate‏ ا ‎Roem BCS tere‏ 0 مولكولى كاز نسبت عكس دارد و هرجه كاز سبكتر »سرعت نفوذ بيشتر . ‏است‎ ‎N

صفحه 33:
مثال : 35 ظرفى محتوى كاز هليوم تحت فشار 0.1 ياسكال و دماى 1-3001 . تعداد برخورد هاى كاز را در يكك ثانيه بر متر مربع ظرف محاسبه كنيد. M=0.004kg/ mol

صفحه 34:
الف) محاسبه تعداد مولکولهای گاز در ‎ae‏ فت هريمع 3 ‎_PV_ 01x‏ ‎RT 8314x300‏ x6.02x1 09 =2.413610 ب) محاسبه سرعت متوسط ملکول 5 ۱ 701002 6ay 77 100004

صفحه 35:
مسیر آزاد متوسط و ف رکانس برخورد با افزايش فشار كاز » دانسيته مولكولى در واحد حجم بیشتر و احتمال برخورد مولكول ها با يكديكر بيشتر مى شود. براير است ها : مسير آزاد متوسط يا يويش آزاد ‎ee reek a)‏ رت مولکول در گاز

صفحه 36:
7۷ 7 U (ERR ee SP ‏تعداد كل‎ ا م 07 +707 2۷ تعداد برخورد مولکول ۸ با کلیه مولکول های داخل استوانه :

صفحه 37:
از آنجا كه؛ 0 ‎SEB‏ ل ال ل ‎TN Seana een Ser nT eae PRC] FOS ber ea Kren]‏ ‏مولکولها را در نظر گرفت.

صفحه 38:
داريم: الف) برخورد تحت زاويه - سرعت نسبى صفر ee eres ‏ا‎ ce

صفحه 39:
سرعت نسبی < t=} ‏ا‎ ‏مد‎ [ieee ف ركانس برخورد ( 2.2): تعداد برخورد انجام شده در واحد حجم گاز ( یک متر مکعب ) در يكك ثانيه

صفحه 40:
محاسبه سرعت متوسط گاز ها: 0 aM [8x8.314x298 ١ ‏ى‎ 38014298 LAAs ‏2ه‎ 5 برج جد 314298 ‎8x8.‏ 7 02

صفحه 41:
سرعت متوسط ۳۳ ۳ 7 ۳ اکسیژن نکته: مرت ‎SCO SEE eee‏ جذر جرم گاز نسبت عکس دارد.

صفحه 42:
توزیع انرژی در مولکول: انرزى درونى كاز: مجموعة انرى مولكولهاى تشكيل دهندةٌ آن كاز . انرزى مولكولهاى دو يا جند اتمى : ۱ انرژی انتقالی یا 6۳ و در ارتباط با انتقال مرکز ثقل مولکول. ۲. انرژی دوران eres hs

صفحه 43:
۹ 21 اتمى داراى 31 درجه آزادى كه با توجه به مختصات دکارتی تعیین می گردد. انرزى هاى موجود در جسم : انرزى انتقال انرزى ارتعاش انرزى دوران انرى يتانسيل درونى le Se ed متغیر های انرژی دوران < ‎roe ۹‏ ا اد ‎E‏ ‏ات الا |

صفحه 44:
محاسبه مقدار کل انرژی: الف) مولکول تک اتمی: aa ‎NEP nye nee‏ #درجه آزادى است. تعلق املك به هر درجه آزادی بر اساس تئوری سینتیکک ‎2 ‎sly ) ۳‏ هر مولكول)

صفحه 45:
1۱ PUPPIERTNBre PRRTS EN Peep ea (an ل ل ‎OE‏ ‎ee LE‏ ا الل ل ان 1 3 کوک ‎AT+‏ تار صا قل 1 ERD)

صفحه 46:
(برای یک مول گاز) + با افزايش ارتعاش در اثر افزايش دما و تغيير انرى يتانسيل ناشى ازارتعاش ‎se‏ ۱ ‎Ri R‏ زو و 2 2

صفحه 47:
ل ل ام ‎a 3 9‏ ‎a kKT+ 2‏ ( ارتعاش)(دوران)(انتقال) 9 - انرزى به ازاى هر مول

صفحه 48:
ee ae ons Fa be br ee ‏عر‎ ‎a ae 2 ( ارتعاش) (دوران) (انتقال) 9 - انرزى به ازاى هر مول

صفحه 49:
فصل دوم ترمودینامیک ترموديناميك؛ توابع حالت؛ نتایج نظري و عملي حاصل از آنها

صفحه 50:
اهداف رفتاري: ۱ ‏اا‎ ‎۱ ee ee ۳ ‏کر‎ ote - مفهوم حالت و متغيرهاي ‎a ab‏ - فرآیند برگشت پذیر و برگشت ناپذیر - توابع حالت - مفهوم کار و مبادله آن - مفهوم انرزي دروني - اصل اول ترموديناميك ‎Pale ee‏ - ضریب ژول - تامسون - ظرفيت _كرمائي - انبساط ادياباتيك - محاسبه كار در طي تحولات مختلف ‎ey‏ ا ا ا ا ‎Foy‏

صفحه 51:
۳ eer ee [0۳ ۱ ee eee elk cela 0 سیستم باز(مرز باز) < مرزی که از آن می تواند بین سیستم و محیط خارج تبادل ماده شود. ا 1 OD et Se ene ere eae Ee eS ‏ا‎ ‏امكان يذير نباشد.‎

صفحه 52:
قانون صفر ترمود يناميكك : = ‎3B 5A 52-7‏ © باهم در تعادل كرمايى باشند از طرفى» سا على قر ربا ‎eSeE ey‏ ا ا 00 اك

صفحه 53:
دما: نشان دهنده شدت جنبشها . 1 el <b te eee PCS Osea el See ROC Ce) انرى كرمايى يكك جسم هم تابع دماى آن جسم و هم تابع مقدار آن است. دما ا جنیشهای گرمایی مولکول های آن جسم است .

صفحه 54:
دستگاه اندازه ری دماع- دماسنج دماسنج - وسيله مشخص كنده تغييرات كرمايى 30 متداولترين روش اندازه كيرى دماهاى بالا - استفاده از ترموكويل انواع دماسنج: ۰ دماسنج گازی 0 5 * دماسنج با مقاومت الکتریکی * ترموكويل

صفحه 55:
8 زگ ‎ere‏ كك پب ا يي ا ا ‎eee‏ ا < رابطه چالرز گیلوساکک Ee leer ye SOB Eee eS Rees Eoin) sles pati pl 59 TCS LF flys cost sjlul = LEMUR

صفحه 56:
و محيط خارج ۰ | ~ له شده بین سب هاى مختلف انرزى معاد سورت 5 نرژی مکانیکی ؟. انرزى ۳ ۴ انرژی ا ۴ انرزی تشعشع تتد ‎Key,‏ یگر ارند. 3 2 ۳ ارد تقيم و غير اه تواد 1 یل ‎a‏ ‏انوا 1 انرژی ۳ 9 ‎oo (ve‏

صفحه 57:
رُولة واحد ‎Me EC‏ ا م 5 35 pe aS ena zen ۱ aes As ل ا ‎RLM TOL ed S) FPS ant‏ 0 افزایش دمای یک گرم آب از ۱۴.۵ درجه سانتیگراد به ۱۵۸۵ درجه سانتیگراد

صفحه 58:
© مثبت بيان كننده دريافت انرى حرارتى و 0 منفى بيان كننده از ‎errr)‏ ۱۳۱ حرارتى اسك متغیر حالت : کمیت قابل اندازه گیری و یا قابل تشخیص در سیستم و بیان کننده حالت سیستم 0 oles een] ae) re) فتار ۲ دما 7 حجم ‎Berend PETS an‏ 0

صفحه 59:
1 * متغير هاى مقدارى 5 ‎en) 5‏ م ‎eee‏ ا ل 0 ا ‎e eo‏ م 0 ‏متغير هاى شدتى - مستقل از مقدار ماده مانند دما » فشار » غلظت ‎one‏

صفحه 60:
: ‏انواع خواص سيستم‎ oe ares PREMISE Seater Wee Pe eS Boge Pooh * خواص شدتی- مشخصات یک ماده و مستقل از مقدار آن مانند فشارو ار eee Pee Oe ‏ل 1 ا‎ ONT e

صفحه 61:
خواص دو متغیر شدتی : ‎tea 1‏ ی و متغیر فشار و دما. ‏ا ا ام نا ‎

صفحه 62:
مثال: ‎Capel NUN SS‏ از جیوه بر دم زاین یکت درا ‎monary CUE‏ 000 ‎ ‏بامخ : در 152210 ‎f=3.9>10‏ ‎ ‎0 ‏ل‎ Le) ۳ a> IE ee

صفحه 63:
حالت تعادل ترمودینامیکی - یکسان بودن مقدار متغیر های حالت در تمام 0 5 pen ‏ا ا ا‎ NOL UPS pane Od ‏باعث یکسان بودن به ترتیب دما» فشار و یا جزء مسولی در تمام نقاط‎ ‏سيستم و مستقل از زمان مى باشد.‎

صفحه 64:
سيستم برككشت يذير جيست ؟ كك اكر سيستمى به طور بينهايت آهسته از يكك حالت تعادل به يكك ‎ena rose ra ee REY ee EOE nen‏ ‎Soe eS eRe ee ene Ea‏

صفحه 65:
نکته : فرآیند بر گشت پذیر یکک ف رآیند ایده آل و در حقیقت فرضیل و ‎eee‏ ا ال ‎ae Ree ED Ee) enn ge Gee‏ انتقال ب ركشت يذير: عملياتى كه به صورت متوالى است و حالت تعادل ‎reer ey eee rel re Sy)‏ کار - نیرویی که نقطه اثر آن تغیر مکان می دهد .

صفحه 66:
قرارداد ترموديناميكى : دريافت كار توسط سيستم - علامت مثبت كار انجام كار توسط سيستم - علامت كار منفى براى اين منظور :

صفحه 67:
10 - یر -- 0۷ ۱۳۳ gery = Le, aa -بركشت يذير 0

صفحه 68:
میت Sa 0 ۲ ‏ی‎ il . ‏#قايل شود و از معادله واندروالس ييروى كند » حساب كنيد‎ ۰

صفحه 69:
باسخ - راه بركشت يذير: ‎ce aa‏ ل ‎ ‎7 ‏ین‎ RT | W.,=- [ PdV=- i ‏رس‎ ‎

صفحه 70:
ياسخ - راه بركشت نايذير با توجه به پیروی از قانون گاز کامل و میل كردن 8و به سمت صفرداریم:

صفحه 71:
اصل اول ترموديناميك (اصل بقاى انرزى ) : مقدار انرثى مبادله شده به صورت كرما و كار (600 + لال ) ثابت ee ee Ber Pe (0) a Er S55 UL Ce coreee)

صفحه 72:
صورتهاى انرزى جنبشى درونى مولكولهاى يك كاز: ‎aE AE Tele ane easy‏ = ‎VPC PEER ee re aes en‏ ۳ انرژی ناشی از حرکت ارتعاشی اتمهای درون مولکول . نكته : كاز ها داراى انرى جنبشى درونى وانرزى بتانسيل درونى ناشى ا ‎Bre‏

صفحه 73:
می توان تابع "را که تابعی از متغیر های حالت ,۳,۷ )لت ‎nee‏ ۳ سیستم فقط بستگی به اندازه های متغیر های حالت داشته باشد. ‎S be‏ ل ل ا لت ا

صفحه 74:
‎I Rs I eae eee‏ ا ل ع ‎eee ee ons ea‏ يعنى : ‎

صفحه 75:
نکته: گرما و کار تابع حالت نیستند و مقادیر آنها , ۳ OSS Ee ‏ال سوير‎ BN ESO

صفحه 76:
تغييرات انرزى درونى : 00 0 ۲۷+ 0 حالت شاه : ۱.مسیر تغییر حالت سیستم یک مدار بسته است .یعنی سیستم بعد از تحول به حالت اول خود باز مى كردد. دراين تحول تغييرات انرزى درونی صفر است. AU=U,- U, =0 020

صفحه 77:
۲. در عین تبدیل انرژی از یک فرم به فرم دیگر انرژی درونی یکك | برای یک گاز کامل انرژی درونی یک سیستم تابع حجم آن نیست .

صفحه 78:
تحول ترموديناميكى در حجم ثابت براساس اصل اول ترمودینامیکک : 3 7]7<- 56۵+ ۸ 11 eee Sheen ee peer Ses nee ‏باشد.‎ 01-0 - الاق

صفحه 79:
تحول ترموديناميكى در فشار ثابت - تابع انتالبى AU=U,- U, 21۷+ ۵, 1 COPS FESS Peo kee Kose Os

صفحه 80:
3 Oe earl ee W=- AV,- 7 داریم:

صفحه 81:
تابع 9۳ تابع 17+27 ) رابا علامت ات یک تابع حالت است و بعد انرژی دارد. 12 - و13 < ول م4) عبارت است از انرژی گرمایی مبادله شده در فشار ثابت وبرابر با ا ‎aren wee‏ ل رت ‎|e Mele‏ م

صفحه 82:
۳۳ vad AD Ee Se enn el Sen Pe Seren Ter noe . ‏و كاهش فشار سرد و دماى كاز كاهش مى يابد و بالعكس‎

صفحه 83:
منفى بودن ضريب رول تامسون به معناى كرم شدن كاز در اثر عمل ‎OP) eke ea ee See eee eee ee‏ شود. Dee ants er ee ey er OS Tere ae Mca Reece ig keene end Ned ee ‏ضرت عددی‎ ‏ار‎ Come el

صفحه 84:
دماى واروتكى : ا رت ل ا 01 ازمنفى به مثبت تبديل مى شود. 1 ‏ل ا رش ا ا ل‎ ec ‏تامسون لذا دازیم‎

صفحه 85:
‎SMB‏ لان ‏مقدار از ریق شجیی تبل محامه وب علات ‎MC,‏ ‎0 ‎

صفحه 86:
با توجه به معادله واندروالس در گاز های حقیقی: تغییرات انرژی درونی یکک مول گاز و متغیر از 11 به 12":

صفحه 87:
كك os) ee) peer 0 Ce ase) kelp I Cres Ma ae A Peeples pe a Tore eters Bere enc

صفحه 88:
1 eee en ne eee hones

صفحه 89:
از آنج م ا ل 2 صفر نیست داریم: مس | (Cy) 9 ((Cp cyy atolls همواره : ۱ = ‎Ee Oy rear eae ۳‏ ظرفیت گرما 5 بی در حجم

صفحه 90:
0000 باواکنشی با تغیبر حالتی به صورت آدیاباتیک یعنی سیستم انتقال ‎Cre‏ ‏رت 1

صفحه 91:
نكته : كار حاصل از يكك انبساط آدياباتيك » عبارتست از تغيير ا ا م اف انبساط ایزوترم و آدیاباتیک با هم یکسان نیستند. dU=- Pd

صفحه 92:
رابطه دما با حجم در سیستم آدیاباتیک Pa ee er ea He) Mae are ele Pe ee

صفحه 93:
كار در تحول آدبابا تیک ۳ ‎eR Corre COB SCLC‏ ا ات

صفحه 94:
کر در تجول اد ببانیک بر گنت وی Wary =2GAT, ~ 1) ny, RV) = ‏د‎ 201 - Vu nR

صفحه 95:
۷ eg Ht BEE CIB 6 Mil gl ‏ل‎ ‎oe te SCS Bod 0 ‏ا‎ BS) SC Tey Bory aye ae . ‏فشار ثابت که تنها ناشی از انرژی جنبشی انتقالی است‎ U= ‏لا‎ R

صفحه 96:
خصل سوم ‎au‏ ترمو شیمی هدف: کاربردهاي اصل اول ترموديناميك در شيمي

صفحه 97:
| - تعریف گرماي واکنش - گرما در حجم و گرما در فشار ثابت 5 -"تغییرات آنتاليي - حالت استاندارد ‎pe‏ ل ا 9 - 200 - انتاليي تشکیل استاندارد - انرژي پايداري - انرژي شبکه بلوري

صفحه 98:
۱۳۳ ‏سر‎ LS Or eds oe ل ‎ne eee ca ee |‏ ل ‎enn‏ ‏كرماى مبادله شده در يكك واكنش ممكن است كوجكك باشد ولى صفر نخواهد بود.

صفحه 99:
کاربرد مهم اصل اول ترمودینامیکت : ‎NCS MSCS NU‏ كت انواع واكنش بر حسب مقدار ‎AAG AU‏ | گرمز- در اثر واکنش مقداری گرما حاصل و است. ل ادا

صفحه 100:
4 =f aA+ bB> cC+ dD ا ‎Pn ۹ eee‏ شود برابر است با كرماى مبادله شده از ‎Jy AD, OC fi‏ با علامت نى با آزاد شدن انرزى در واكنش يكك همان مقدار انرزى در واكنش ‎J) BRON ice‏ ‎ee ee ea)‏

صفحه 101:
CS Sees Cn ore one ae ee ‏انواع كالريمتر يا كرما ستج: عاك‎ ‏گرماسنج آدیاباتیک که شامل ظرفی است محتوی مقداری آب‎ .۱ ‏گرماسنج ایزوترم‎ | ‏به دلیل آنکه اجسام آلی به وی دار کف‎ Sg Ree rec reer SOU eral TC SaaS Pee Cy antes

صفحه 102:
كرماى واكنش در حجم ثابت Sa PPE ee Fn en Cayo re eet rome Ronee CO), 5 52202 AU=U,- U,=Q,

صفحه 103:
ع @ .~-» ‎Poe‏ اده 8 اكر لكا وه مات خر را لت سرت دریافت می کند و انرژی درونی اجسام موثر ازانرژی درونی فرآورد4 ها ت ۳ ‎Iea‏ ا ال ا للك ‎ane ees‏ ا ا ال ل ل ل بر ‎a‏

صفحه 104:
انجام واكنش در شرايط زير در حجم ثابت - انجام واکش در یک ظرف بسته (بمب کالریمتری ) 0 28 ا ل ال نه ©- انجام واكنش بين اجسام كازى شكل در صورت برابرى تعداد مولكولهاى دو طرف معادله. بمب كالريمترى: ظرف بسته اى كه واكنش در آن انجام مى شود.

صفحه 105:
كرماى واكنش در فشار ثابت ۱( ۳3[ در دمای بر 7 با انرزى 05000 مقدار گرمای واکنش برابر است با تغییرات آنتالپی یا

صفحه 106:
‎ace ae‏ زب( سب ‎eae 1۱ ere oar)‏ ‎ ‏مش ت واکنتن گرماگیر و آنتالبی اجسام حاصل از واکنش بیشتر از آنتالپی اجسام موّثر بر هم است. ‏5 منفى واكنش كرمازا يعنى آنتاليى اجسام مؤثر بر هم بيشتر از 2

صفحه 107:
Bey eure er oe خالت استاندارد كاز كامل: عبارتست از فشار يكك ۱7 وروت داده شده. | ‏ب-‎ ‎0 eee oe حالت استاندارد اجسام خالص : عبارتست از يكك حالت فيزيكى كه در ا

صفحه 108:
قانون زول :يستكى مستقيم ا ا ۱ وجب صو وس كار عر مع ا ‎le ee ees rn SS ree err ae cm‏ سيستم دارد . بنابراين: توجه : انرزى درونى يك كاز كامل مستقل از تغييرات حجم و فشار مى ‎Rep care ciertsr‏

صفحه 109:
+ رای الا کش در تا بت : گرمای حاصل از واکنش در حجم ثابت ۱ nese|: ‏تعداد مولهاى كاز هاى مؤثر بر هم‎ ‎Ei‏ : ثابت همكانى كاز هاى كامل 7 : دفايى كه واكنش در 0

صفحه 110:
نکته: در وا کنث وابى 0 ۳۹ ظرفیت گرمایی مولی در حجم ثابت ‎ll‏ گرمایی لازم برای افزايش يك مولكول كرم جسم به اندازه يك كلوين در حجم ثابت . قلقم _ 3 الي 0 25-00 0

صفحه 111:
[۱ ener ae oN ESE IP ere Egor ‏مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای یک مولکول گرم جسم به نندازه‎ يك كلوين و در فشار ثابت . + توجه1 : اكر در فاصله بين ‎ARB sp cb‏ ا ا (10 - وم < و

صفحه 112:
a ‏آلوتروپی‎ : ‎heey ee arse rn eed‏ ا ا د ‏ل ‎a‏ ‏ديكر نباشد صرف تغيبر حالتى مى شود كه به آن آلوترويى كو يند و در دماى ثابت انجام مى شود.

صفحه 113:
5 0 چون ‎(Siw ot cb pe dy gue cll 2 SE‏ ندارند ‎٠‏ بنابراين كرماى واكنش مستقل از تعداد و نوع حالت هاى واسطه مى باشد و فقط به شرايط ابتدايى و نهايى واكنش وابسته است .

صفحه 114:
انتاللى تشكيل : 3 آنتالبى تشكيل يكك جسم مركب عبارتست از تغييرات آنتاليى در جريان واكنش تشكيل در صورتى كه عناصر اوليه به حالت يايدار فيزيكى در فشار ثابت با هم تركيب شوند و آن جسم را ايجاد

صفحه 115:
|۱۳ SCC PNT) كب با انجام واكنش در شرايط استاندارد يعنى جسم مركب از عناصر به حالت بايدار فيزيكى در فشار يكك اتمسفر و دماى 29816 تشكيل شود ‎a‏ را

صفحه 116:
نکته ۱ : برای محاسبه آنتالپی استاندارد تشكيل» عناصر باید در + ا 1 نكته 7 :بنا به قرار داد » آنتالبى تشكيل يكك جسم ساده (عنصر) در ‎Secon eats‏ 5200 مثال : [007

صفحه 117:
آنتالبى تشكيل يكك جسم : Lc ‏باشد.‎ 7 باشد. نكته : اجسام مركبى كه آنتالبى تشكيل كوجكترى دارند يايدارترنك .

صفحه 118:
: انرزى بيوند كووالانسى Recess er PSU OES Bet ‏جسم مركب كازى شكل‎ ازشكزه -4 دل _كازشكزه +( ‎Ween ele ee)‏ ل 0 شودجون آنالبى كميتى است ‎bares ote‏ برابر می شود.

صفحه 119:
ACTON ‏ا الا‎ MCPS Se Ree) ST Rees Ne Sy! جون انرزى ييوندمربوط به تشكيل جسم لاست بنابراين اكر ييوند شکسته شودانرژی نف 0 ‎as EDI‏ ل | مثا ل ‎AH =104kcay0‏ 7 + عع مه جور

صفحه 120:
8 واکنش زیر: برابراست با دو برابرانرژی پیوند 1]-(6زیرامولکول آب حاصل دارای دو |

صفحه 121:
‎eT <r Sr eye Arey Aine‏ ا ‏گازی شکل تشکیل شود مص ‎c= Bigeye eas‏ ‏وایت_د وله + و

صفحه 122:
نکته: مقدار آنتالبی تشکیل وانرژی پیوند دریک مولکول برابر نیست و بین آنها اختلاف وجوددارد به عنوان مشال دو واكنش زير كه در يكى 11001ازاتمها و در واكنش دوم ‎SE)‏ ا ل | ةا اك H(g)+Cl(g)> HClg) AH, =- 10%ca

صفحه 123:
واكنش اول تشکیل مولکول 11671 ازاتمهای هیدروژن و کلر . كان لققلكان كند. انرزى آزادشده براى تشكيل بيوند كووالانس 11001 واكنش دوم تشكيل مولكول 11001ازمولكولهاى پس تغییرات آنتالبی )را کنش اخیرمربوط است به اختلاف بین ‘ioe ‏ا‎

صفحه 124:
st SHH Shy gs JS VG le go gl 0ن «- شكس بيرند حاى ‎PCR Cn‏ ال ا ل Sil Mia Jeol clea! FET ‏دو مولکول‎ [iS ‏ات‎ | Lees)

صفحه 125:
انرزى شبكه بلور هاى يونى ا ا ل ل ‎at‏ يك 85 كرم از بلور حاصل از يونهاى ‎Cl Te‏ کار پ ا 100

صفحه 126:
ا ‎etc a ea aoe‏ 5 0 i cy nese ON Cee oer cage ‏مولكولهاى كلر كازى به حالت يايدار.‎

صفحه 127:
مراحل غیر مستقیم سیکل بورن هابر: كك ۱ تصعید سدیم جامد و تبدیل آن به بخار سدیم ‎IEC:‏ ۲ تبدیل مولکول کلر به اتم کلر که مستلزم شکستن پیوند 01-01 است. *. آخرين مرحله» تركيب دو يون و تشكيل 2036001>5> . انرزى مبادله شده در اين مرحله . #]یده می شود.

صفحه 128:

صفحه 129:
0 Na(g)+ Cl (g)—> Na با توجه به تابع حالت بودن آنتالبى واكنشن: AA, =A, + AH, + AH, + AH, + ‏بر‎

صفحه 130:
| اه( اس ان و اب :و يونيكاق آزاد شدة يله ‎epee ۳‏ 1۳[ شوند و تشكيل يى فضاى متقارن مى دهند كه خنثى مى باشد. ييروى كردن نيروى مسبب ايجاد جنين فضاى متقارنى از قانون كولن و قابل محاسبه از رابطه

صفحه 131:
1 Pilar fad اصل دوم و سوم تر مودینامیک هدف: معرفي اصول دوم و سوم و كاريردهاي ان

صفحه 132:
۱ اهداف رفتاري: - تبدیل گرما به کار و بازده تبدیل - ماشین گرمائي غیر ممکن . 1 - تبادلات خودي و غیر خودي - سیکل کارنو - انتروپي و تغییرات آن - کاربرد اصل دومدر سیستم مجزا - مفهوم ذره اي ‎AE‏ - تغیبرات ت آنترويي در برخي از قرآیندها - اصل سوم ترموديناميك

صفحه 133:
ل رت ‎eee‏ سنا اب ‏مقدارى است ثابت و يايدار بنابراين : ‎[1 ‏ا ا‎ a ‏آن دو به يكديكر‎ ‎eC sap Oey ee ‏ل‎ nel ee ore

صفحه 134:
| LF fs 25 50 59 Ralso ge 5 052 el بازده یک ماشین عبارت است از نسبت کاری که ماشین ایجاد میلْ کند به گرمایی که از منبع گرم دریافت ‎SAS‏ 0 ام : مقدار گرمای تحویل داده شده به منبع سرد a ee? alee ery eSB as Rea

صفحه 135:
يت

صفحه 136:
وبازده(ماشین براير است با : طبق اصل بقای انرژی داریم : بازده واقعى ماشين همواره كمتر از يكك است = و برابر ۱ است آن هم در صورتی که و باشد و این دو شرط عملی نیست .

صفحه 137:
ا ا مثال ‎RN a‏ 11 ‎E SE)‏ ا ‎EAB) SESS Ree‏ ‎orto‏ 9 باطرى : مبدل كار شيميايى به كار الكتريكى ‎CB MON CECS BYES)‏ ات

صفحه 138:
براساس اصل تامسن و نظريه كلوزيوس : OER er ern . ‏گرمایی دریافت و آن را به کاری معادل همان مقدار انرژی تبدیل کند‎ به بيان ديكر: ‎sf‏ اد .نه كسار مفنار ارذئ مصيرت شلده اس

صفحه 139:
نکته : طبق اصل بقای انرژی مجموع جبری انرژی های یر مقدارى است ثابت . واكنش هاى خود به خودى مى توانند به طریق برگشت پذیر و یا بركشت نايذير انجام شوند.

صفحه 140:
۱ ‏ی‎ bare) aed ore EOL oae lh era) ماكزيمم كار انجام شده حاصل يكك تحول بركشت يذير است. eee ‏از نتایج مهم اصسل دوم ب‎ RPE ES OHNE rT oa eC ee ey ll

صفحه 141:
آهمیت اصل دوم ترمودینامیک : Ae Poe Reel I dit en Meer di a ‏شده در طبیعت.‎ سیکل کارنوشامل دومنی است که محتوی یکک گازیایکک سیال هستند: ۳ tec

صفحه 142:
ناو لاتابع حالت هستندومقدارآ نهابسكتكّى به حالت ابتدايى و انتهايى سيستم دارد. ل eto ‏ا ا ا‎ eo Ce ‏سیستم یکی است و تشکیل یک سیکل بسته را می دهد.‎ AU=0; AH=0 ‏نابراین‎

صفحه 143:
00007 ‏ا‎ ra Soong oars Sa ا ا لك ۲-انبساط آدیاباتیک تارسیدن به ‎Biv‏ ‏۳-تراکمایزوتوم دردمای Caen ees oer A eas

صفحه 144:

صفحه 145:

صفحه 146:
| ۱ ene ete gern mers «| . ‏جریان انبساط در دمای ثابت‎ rte | eb F ate gett ol oh: ‎Bs vous. 00000‏ کار تبدیل شده ‎

صفحه 147:
ا ات ا و ۱ مبادله شده كار ماكزيمم است .

صفحه 148:

صفحه 149:
دستكاه سرد كننده (يخجال) - سيكل معكوس سيكل ماشين كارنواو داراى راندمانى بزركتر از واحد . يعنى بازده يخجال :

صفحه 150:
انترويى- يك تابع حالت جديد 00 IS) ao تبارت دیکر در سیکل بر کشت پذیر ماشین کارئو : ۱۳

صفحه 151:
لوم حالت در سيكل بركشت يذير ماشين كارنو ‎es Ja allel‏ ]| مى تواند به سيكل هاى كارنو بى نهايت كوجىك زیر معتبر است . One peer

صفحه 152:
تشکیل یک سیستم بسته رابطه زیر را می دهد که ا 000 د 3 0 یم ل ۱ ‏از را‎ AER Se. dlasi BAL RC OS mOn tS TED Ft Bt MES) PEC LCE TTL?) ‏تابع‎ wLlasuiro jl ۳ ‏قبول است و و معادله‎

صفحه 153:
‎a oes‏ نف ليا شان 5 ان اخ ل داريم ‎ae‏ ‏15.1 ‏1 ‏كك ديفرانسيل كامل است . 109 .ل -05 | باشد بايد در كنار ©0 ‎cro dle‏ بزگشت ‏پذیر نوشته شود زیرا اگر 40 برگشت 00 عبارت انتروپی نیست . ‎

صفحه 154:
با توجه به اینکه مراحل برگشت پذیر تحول از همان نقطه ای که اغاز می شود به همان 7۳ ۱۳ عبارت است از مقدار کامل انرژی حرارتی مبادله شده.

صفحه 155:
باتوجه به ‎a Sil‏ 1 پا بازده ‎a=)‏ سيكل ا 00 يذير كارنو مى باشد كه بين همان دو دما انجام Re v 2 171

صفحه 156:
+ 1 keer 2 4 77 توان نامساوی کلوزیوس را نوشت : 9 2 90 Gs bee ‏ربر؟‎

صفحه 157:
2 ‏ا ا‎ ee Smee pee Role ‏مربوط به تحول یک سیستم فقط به حالت ابتدايى‎ ‏و انتهایی سیستم وابسته بوده و مستقل از راه‎ ee an eee fami a

صفحه 158:
ل ل ا ا ل ام ب ‎Eee‏ ‎at ace‏ د مووي ‏آنتروبى ناجبز9884] :89299 ودر نتيجه ‏در سيستم بركشت نايذير منفرد يا ايزوله مقدار كرما صفر ولى انترويى افزايش مى يابد .

صفحه 159:
0 ‏لكان‎ etc reel leveag ra ea Oo peer

صفحه 160:
با توجه به شکل: 7 eer Cree MET tT] Uy mown) er BC) Cyn Pe arr er] REOCr LADY TBE T PEO eI mE Tt

صفحه 161:
در مورد تابع فوق می توان گفت : , مرحله برگشت پذیر , آنتروبی جهان آفرینش ثابت اس یک مرحله برگشت ناپذیر , آنتروپی جهان افزایش می : آنترویی جهان هرگز کم نمی شود. زگ »وه ol 52 oS sl alo S295295 Yui plal . ‏و باشد‎ cul

صفحه 162:
تغییرات انترويي ‎Js‏ برابر است با سس ات ‎aa.‏ 0> سر 9 برد ۸ ‘Sum system Inviroment— رار كافس اشروبى بك سيستم بازكة باايئ افزايش جبران شده است حداقل برابر است با تغيير

صفحه 163:
آنتروپی سیکل کارنو: 2 رک رگد جک جی رصع ۸ ‎Cmee a Bnet eel)‏ ا ات ماري جهوت ‎meg ive tery‏ 9 انواع توزیع ‎[gail‏ 0 یک سیستم به كار برد ‎Pieper nee Pre is | Pees PNT ree‏ ‏ام-5 ‏8 <<

صفحه 164:

صفحه 165:
یعنی اگر 9 اتم از جسم ۸ و («- اتم از جسم داراى «اتم و (87-8) اتم از 8 خواهد بود. آنترويى ماكزيمم براى دواتم در ‎rele‏ 97 AS, = S497 Sa- Sp ر صورتی که محلول خالص باشد: AS, = AinP, By

صفحه 166:
در بعد میکروسکپیک ( در حالتی که حرف از مولكول در ميان باشد) + AS, =4MnwN- ninn- (N- nInW- ( PVE LE erie ree X,Inx, + (1- x,)In@- x,)

صفحه 167:
‎Fea Sy‏ 0 تغییرات انرژی درونی در یک ا ‎el‏ نون زود 2-۱ ‎AU=Q,,+ W,,=0 ‎TeV rev ‎

صفحه 168:
روش محاسبه کار برگشت يذير انجام شده در ا ‎OC‏ روش محاسبه تغییرات آنتروپی مربوط به انبساط ايزوترم يى مول كاز كامل: 7 U.e=1Ca] molk ‏|ز يا‎ 001

صفحه 169:
اگر انبساط 100 از گاز کامل باشد کار انجام شده و همچنین گرمای مبادله شده At ‏بت‎

صفحه 170:
Pr g led pric 9) jl uli Ulois w w + gre © Pee ete P as Bee a Tee) es! | Cue pw Vy! JolS Juwil ao ‏صورت زیر نوشته می شود:‎

صفحه 171:
از 1 017-7105 0 ds=Lau+2ar TT

صفحه 172:
dU=C,dT+ اكر فرايند 20 انجام گیرد آنگاه ‎creel)‏ ‏برابر صفر مى شود .

صفحه 173:
(oS) _1 ov), T

صفحه 174:
مقدار آنترويى : ر كار غير ایده آل (گاز ‎ae‏ را ايده آل 3

صفحه 175:
9 per] ie 77 ۳ ON ear e nee ptr] Mapes ‏بین دو حالت ابتدایی و انتهایی در یک مرحله‎ ‏برگشت پذیر و برگشت ناپذیر یکی است.:‎

صفحه 176:
رای محابهتقبیرات آشرون در مرخله لت نمی ۲ Pa 7” انجام واكنش خودبخودى در يك سيستم منزوى باعث افزايش انترويى مى شود.

صفحه 177:
تغییرات آنتروپی مربوط به تغیبرحالت جسم خالص 5033 ۳ و 5 ل يكك جسم جامد در دماى مشخصى از يكك 'حالت متلور با ساختمان بلورق مشخض نه يكف حالت متبلور ديكر ما ‎MOSM eRe a‏ ؟. تصعيد يكك جسم: اين تغيير حالت ها مستلزم تبادل كرما است و ‎its eras eT‏ 1

صفحه 178:
تغيبيرات آنتاليى جسم خالص در اثر تغيير دما - اندازه و و اسوك ا ار ‎hea‏ ‏مطلق است باعث افزایش دمای جسم و نهایتآً با افزایش آنستروبی 2.145 ۱ cea ae aie et Se a Ea ad ۳

صفحه 179:
با گرم شدن جسم در حالت مایع آنتروپی آن تا رسیدن به نقطه ‎Se‏ ‏افزایش می یاید در نقطه جوش آنتروپی مربوط به تغییر حالت مایع به بخار است تا 1

صفحه 180:
9 ease 7, Aes: ۳ AS=S7r= So= Tas 0 ) فخا 26 ‎poss‏ 0 06 اح 1 به خاطر داشته باشید که: dH=TdS+ Vdl

صفحه 181:
1 35 نظريه زيوك در رابطه با كاهش دما: غير مغناطيس كردن آدياباتيكك ‎er eee lor‏ ‎fo‏ عات عدم دسترسى يه ضفر ۰ ‏مطلق اندازه گیری ‏ در این ن پذیر نیست. ‎Ret ee ere OT Pl ee eae

صفحه 182:
er ee Ee i ene One tee eee Ll ‏مطلق صفر است.‎ نتيجه : از آنجا كه تمام مولكولها در شبكه هاى بلورى و محل برخورد خط الراس ها در يكك كريستال در تعادل كامل هستند و هيج كونه تغيير ‎el ce)‏ ل ال ‎BS ei‏ رت

صفحه 183:
مثال : محاسبه تغيير آنتروبى در تشكيل استيلن و اتان در شرايط 000 0 ‎Fl, 9 CA, 9 obiwl‏ + و2 ‎ ‎AS so9%)(C, H,) = S 20%(C, H,)- 2S 298 (C) - S20«(H,)} ‎ ‎AS ¢ =4999- )1.2+ 3121 - 010

صفحه 184:
2Q grat 3x gy ‏وعللم‎ 0۳ ۸5 ‏(وللم)ووم‎ < 5 x0a(C, H,)- 2S 20%(C)- 3S 29% (,) AS ¢ =548- (1.2+ 9363 =- 4003Caf molK

صفحه 185:
معادلات اساسی در ترمودینامیک و کار - انرژی گیس» ‎ae‏ هلمولتز و_ ۳ ee <2 ae ۳ ‏ماكسول:‎ ‏ا لش‎ 0 SR ‏ی‎

صفحه 186:
‎1S )U9 0‏ - محاسبه ماکزیمم کار مفید ارات 1 ‎eee erie‏ 7 ‎RAM ieee) Pe‏ - آثر فشار روي انتالبي فرایند - تغيير انرزي ازاد - تعربف يتانسيل شیمیا یی 7 ‏- مفهوم فيزيكي تغييرات ت انرزي ازاد - فوكاسيته و کاربرد آن در كازهاي

صفحه 187:
کار- انرژی گیبس, انرژی هلمولتز و تعادل 8 re a ‏ا ا‎ کار حاصل از یک عمل برگشت پذیر هميشه بزرگتر از کار بدست ‎Rave ene oer bere SE ERT‏

صفحه 188:
0 ا ا ل ا 262 شود. ظاهر شدن كار مفيد به صورت هاى مختلف از جمله كار الكتريكى يا هر نوع كار ديكرى حتى عمل انبساط يا تراكم در سیستم دیگری واکنشی که در حجم ثابت انجام شود :

صفحه 189:
SF eee ee ae ‏اوه وروی تتیستتم قافن ۵ 0 قابت باشد:‎ در حجم و آنتروبى ثابت ماكزيمم كار مفيد در يكك سيستم برابر تغيرات انرزى درونى سيستم

صفحه 190:
بر حسب قرارداد كار داده به سیستم با علامت منفی است و مفیهوم آن ان ا ا ىن ل ل وت ۱

صفحه 191:
ماکزیمم کار مفید در 5 و0 ثابت ‏ آنتالپی Sa ماکزیمم کار مفید در تحولی که در فشار و آنتروپی ثابت انجام شود برابر است با کاهش آنتالپی سیستم. ما کزیمم کار مفید در آ و ۷ ثابت. انرژی هلمولتز ما کزیمم کار مفید در سیستمی که حجم و دمایش ثابت باشد برابر است با کاهش انرژی هلمولتز در ان سیستم.

صفحه 192:
ماکزیمم کار مفید در آ و ۴ ثابت 105 pdY=dU+ PV- TS =dG Sa dW=(dU- eee eee A pee PES CE Ala al Bold ‏انرى آزاد كيبس » يا انرزى كيبس و بالاخره به نام آنتاليى آزاد‎ ‏ناميده مى شود علامت آن 0 است.‎ G=U+PV-TS ‏۲5-۸+۷-عو‎

صفحه 193:
آنتالبى آزاد در يكك تحول انجام شده در دما و فشار ثابت برابر با ما کزیمم کار مفید حاصل از آن سیستم. = آنتالبى آزاد (03) و انرزى آزاد هلمولتر () هر دو تابع حالت هستند. تفاضل آنها یعنی ۴۷ نيز تابع حالت است.

صفحه 194:
نامساوى كلوزيوس ۱۳۳۵ لا انرژی درونی (| آنتالپی ۸ انرژی آزاد 6 آنتالپی آزاد 5 آنتروپی

صفحه 195:
dH = ۲05+ ۲ dA < - 50۲-۷ ‏6ن 6ك‎ - - 50۲ + ۲

صفحه 196:
كاهش دادن مشتقات ‎een ae nee‏ م

صفحه 197:
عبارت فوق در كاز هاى ايده آل برابر صفر زيرا انرزى درونی گاز در دمای ثابت تابع تغیرات حجم و فشار نیست. ولى براى كاز هاى حقيقى و همجنين مايعات و جامدات مقدار ان صفر نيست.

صفحه 198:
51 Ree ere بنابراين در صفر مطلق ارس < من در كازهاى كامل كه انرزى درونى را مستقل از تغيرات حجم و فشار فرض مى كنيم

صفحه 199:
FP ‏ب‎ در جسم خالص آنتالپی آزاد به دو متغیر ۴ و ۲ بستگی دارد در يك سيستم جند جزئى آنتاليى آزاد علاوه بر فشار و دما به ‎pat‏ ا ا ا ا ا يت 9

صفحه 200:
زا به نام يتانسيل شيميايى ناميده و آن را با + ‏نشان ,دادم است‎ EAE پتانسیل شیمیایی در حقیقت آنتالپی آزاد مولی جزئی نامیده می شود. ( رم إل 501 06<1۵۳۲

صفحه 201:
۵۸ 2 +601 1/0۶ <46 غ©5 يا 705 برابر انرزى كرمائى ا ل ل كت 0 انرزى شيميايى : كان حاصل از يكك واكنش شيميايى » شبيه كار الكتريكى كه از يكك واكنش شيميايى انجام شده ذر يكك باظرى حاصل شود

صفحه 202:
‎OIE OE‏ ام هاى سيستم مقدار آن به همان نسبت افزايش مى يابد. 30 ‏برای جسم خالص نیز پتانسیل شیمیایی به کار می رود. زیرا در دما و فشار ثابت تغیرات آنتالپی آزاد سیستمی که شامل جسم خالص باشد به تعداد مول های سیتم بستگی دارد.

صفحه 203:
پتانسیل شیمیایی یک کمیت مولی جزئی که بستگی به جز مولی | ا ا ا ا ا

صفحه 204:
۱ شرط تعادل بین دو فاز 0 كافت ادار ترات

صفحه 205:
اثرفشارير آنتالبى آزاد

صفحه 206:
اكر فشار اوليه برابر يكك اتمسفرباشد مقدار تغيرات آنتالبى آزاد ‎SC)‏ انتالبى آزاد استاندارد در دماى 1 مى باشد لذا: ‎G’r=Gr+RT InP ‎eee Bales ‏ل‎ ‎

صفحه 207:
آنتالپی آزاد و بررسی واکنش های شیمیایی eae Cg ee ogee RC SWPP REY ‏هم برابراند در نتيجه واكنش ناجيرقى باشد.‎ اكر تحولى خود به خود انجام شود تغيرات آنتالبى آزاد تحولى 10-0 اگر تحولی به طور خود به خودی انجام نشود مفهوم آن این است 3

صفحه 208:

صفحه 209:
حالت اول در این حالت واکنش هایی مورد نظر اسست که با افزایش آنترویی ‎uP ap caren nies‏ 2 ميشود مثل آب اكسيؤنه كه به طور خود به خودى تفكيكك حاصل مى کند ی

صفحه 210:
حالت دوم ‎Seer ANC ere As a ea‏ = ‎cele gases 2b 251, 5 EM 251, 5.) 2‏ حالت سوم واکنش هایی که گرمازا هستند ولی با کاهش آنتروپی همراه می باشد. دراين نوع واكنش ها دما نقش اساسى را در جهت دادن واكنش به سمت راست يا جب ايفا مى كند.

صفحه 211:
۳ اكر دما از دماى تعادل فراتر رود مقدار مثبت و واکنش غير يي اس 00 وهوت از ‎ee‏ کت منفى و واكنش خود به خودى انجام مى شود. We 3 9 N, 2) اد 9 ۸5-- 47/4 ۶ ۸] -2- 27 AG 298 =AH- TAS=- 8Kcal

صفحه 212:
محاسبه نشان مى دهد كه اين واكنش در 298 | خود به خودی است ولی در دمای تعادل که ‎UES |, ES‏ ۱۲-0

صفحه 213:
ل لد ‎re Ser nee)‏ ل ‎eer‏ ‏یابد واکنش در فشار ثابت اتمسفر غیر خود به خودی می شود و 0 خود به خودى است كت ل لت 0 0 7ه ا ل 0

صفحه 214:
محاسبه تغير آنتالبى آزاد در يكك واكنش شيميايى -آنتالبى آزاد استاندارد كك ‎ARs‏ 3 حالت است لذا تغيرات آنتالبى آزاد در يكك واكنش برابر است با اختلاف آنتالبى آزاد اجسام حاصل از واكنش و اجسام موثر بر هم. ‏ال لا ان و ‎ers Pee)‏ ات

صفحه 215:
9 اه اتود .لو 0 ۲روش محاسبه به کنک ترنرل. ‎AG =AH - 1A‏ aT ge Cy Ge IS 5 Si shal SS’ DN ‏در این فرمول‎ 1 ‏د‎ لذا ۰۰ در هر دمایی امکان ‎Reser ere‏

صفحه 216:
Geb jes Col il cb ae ‏ا‎ ‎Pee Cte Reece) ‎etl onl npn see pe)‏ و ‎ ‎

صفحه 217:
‎TORIOne «|‏ 1۱ واکنش تشکیا اجسام مركب از عناصر اوليه 3 ‎0 ‏انرژی مبادله شده بین سیستم و محیط خارج در بعضی از واکنش هاى در حال انجام ممكن است علاوه بر انرزى مكانيكى ‎ene)‏ ‏دیگر نیز باشد

صفحه 218:
در يكك ييل الكتريكى سيستم با محيط خارج انرزى الكتريكى مبادله می کند آ گر چنین وا کنشی در دما و فشار شابت انجام ‎Peotone 58‏ = ير ا ‎BSCE ee‏ الکتریکی نیز در بر دارد ‎۷ <- ۸ ۲۶۲+ ۷ ‎rev rey

صفحه 219:
کار الکتریکی : ‎Wrrec‏ 1 =nEA de ‏ا‎ Nel Tama ‏قواعد ترموديناميكى جون يكك يبل جريان الكترب مى‎ ‏کند و به محیط خارج کار می دهد پس ل‎ W,.=- NEA elec

صفحه 220:
مر تابع ف وگاسیته که توسط لوئیس پيشنهاد شد: ‎P‏ 5 ۲ ف و گاسیته گاز نام دارد

صفحه 221:
فوكاسيته داراى واحد فشار مى باشد و بايد آن را فشار تصحيح شده نامید اگر فشار کاهش یابد و به سمت صفر میل کند گاز حقیقی به سمت كاز ايده آل ميل مى كند و دراين حالت فوكاسيته به فشار گاز نزدیک می شود کاربرد فوگاسیته اندازه گیری آنتالبی آزاد را در گازهای حقیقی آسان میکند Resor eee eee) ee ge ee ee)

صفحه 222:
1 معيارى است كه حالت غير ايده آلى كاز را نشان مى دهد و عبارت است از اختلاف بين حجم مولی از ایده آل و حجم مولی يكك كاز حقيقى

صفحه 223:
In f- InP-

صفحه 224:
ضریب ف و گاسیته cre eee ‏ا‎ ضریب ف وگاسیته:

صفحه 225:
تعادلات شیمیائی و ۳ قانون جابجاشدن تعادل 20 eC ety eee Pre pl Csmeor tare fewer كاربردهاي ان

صفحه 226:
- مفهوم تعادل و ثابت تعادل - محاسبه ثابت تعادل يك فرايند ‎who‏ = تعادلات ‎dul 8 DP)‏ هاي گازي 7 قانون 0 جرم ‎sl =‏ دما روي تعادلات ‏= ۳ فشار روي تعادلات ‏- اثر تغییر غلظت روي تعادلات ‏- تعادل در واكنشهاي غیر همگن

صفحه 227:
محاسبه ثابت تعادل در يكك واكنش تعادلى ال ‎ae Sree eee Die ner‏ هيج كونه بيشرفتى در واكنش حاصل نمى شود. 3 peace Sy corer tare 3 0 + ۲

صفحه 228:
‎le dy lyjener al caged‏ ات ‎ee le eee‏ ‎ ‎ ‏0 عبارت است از پتانسیل شیمیایی جسم در فعالیت واحد و 5 دما و عشار

صفحه 229:
> ثابت تعادل ترمودینامیکی نام دارد رابطه فوق نشان میدهد در دما و فشار مشخص ثابت تعادل مقداری ‎fea ra Se Rte ee ae pa RC oan)‏ ‎oe ES‏ ا ‎eee‏

صفحه 230:
0 ree ار 5 16 -< ۸6 بررسى تعادل در سب سیستم گاز های کامل در جنين مخلوطى مانند كاز هاى ايده ال نيروهاى بين مولك ولى را م ا ا ‎OTe SSO Ne S|‏ 0 we ‏دا‎ + 15۳

صفحه 231:
قانون اثر جرم Sa yb pimps Sfoiteut AT its last ay Sey Ba. 1 در واحد حجم سیستم با به عبارت دیگر غلظت یک جسم برابر است با خارج فسمت تعداد مول هاى ان جسم بر حجم كل سيستم و واحد ان بر حسب مول بر لیتر می شود

صفحه 232:
K,=K,(RD- Ar Kyen =K, um ۱ ال ا

صفحه 233:
سس 5035 سس ‎a eee Sree‏ ب ا تت ‎AAEM, lg bed ergs‏ 2 9355 ذما فرض شود ذاريم: ‎

صفحه 234:
با توجه به این معادله اگر تغییرات ۷ 02 كنيم يكك منحنى خط حاصل مى شود كه در آن AH , AS واكنش ثابت هستند و به كمكك منحنى ثابت مى توان انها را اندازه كيرى كرد.

صفحه 235:
اف ‎WB‏ ‏صورت معادله گیبس هلمولتز به صورت زیر انتگرال گیری و مقدار محاسبه می شود

صفحه 236:
اجسام حاصل حد تعادل در دمای1]] 1 ‏تعادل در دمای‎ aa معادله تعادلی شدن یک واکنش گرماگیر در دو دمای ‎(T2>T1)T2 .T1‏

صفحه 237:
1 351 | بح ‎ei‏ ‏و باعث تعديل افزايش فشار اعمال شده مى شود.

صفحه 238:
اثر تغيير نسبت ت ر کیب در جابجایی تعادل 1 ‏جرج‎ bB= cC+ dD

صفحه 239:
6 و ار 0 لل ا ليا ار ۳ تس و كسر كوجكك جون افزايش جسم اضافی سبب افزایش کل مولاریته سیستم می شود بنابراین لا بر رک می شود و جک مس نود دس کیک ۱ وم 0 0 ی سود

صفحه 240:
ل ا ل ‎es‏ او 00 اين حالت دو تغيير متضاد در يط ‎ne we‏ ۱ اك ‎sy‏ ند و سبب افزايش مى شود ولى [# در دا اراد ان اسان ا دروام شودزو در نتيجه يباك مى شود و سبب كاهش شود

صفحه 241:
0 ۱ ‏ا‎ ee . ‏جايى نيست‎

صفحه 242:
= + اگر و به کسام ن) یا ما در سیستم اضافه شود در این ا ی رل كاهش داد يعنى واكنش طبق اصل لوشاتليه در جهت ‎١‏ عمل مى كند ‎Ree come Leet ee Ses necro‏

صفحه 243:
‎Bade no)‏ ا لت ‎ ‎۳ ere tera By ee nee ea ‏مى كند كه ثابت بماند. يعنى در جهت از بين رفتن جسم اضافه‎ ‏شده. بالاخره اكر در شرايطى كه حجم ثابت است به سيستم يكك‎ ‏تا تير نمى 8 |

صفحه 244:
1 a eee he تعادل شیمیایی در چنین وا کنش هایی موقعی حاصل می شود که تمام اجسام شركت كننده واكنش در فاز مورد نظر وجود داشته باشند.

صفحه 245:
سس alu ee ene ere nge ‏ل‎ aera ‏است يا از بين رفتن با مصرف شدن فاز جامد تعادل به يكك‎ واکتش کامل تبدیل شود.

صفحه 246:

شیمی فیزیک 1 فصل اول گازها و تئوری جنبش مولکولی هدف :آشنائي با قانون گازهاي ايده آل؛ رفتار گازهاي حقيقي ؛ معادله واندروالس و پديده بحراني اهداف رفتاري: بيان قانون ايده ال معادالت مخلوط گاز ايده ال معادالت گازهاي حقيقي رابطه اثر فشار بر فشار گازها مفهوم انرژي پتانسيل بين مولكولي نظريه سينتيك گازها معادله توزيع ماكسول-بولتزمن پديده نفوذ مولكولي -توزيع انرژي مولكولي قانون بویل : در یک مق دار معین از ی ک گ از ،حاصلض رب فش ار در حجم، مقداری است ثابت . مقدارثابت PV  واحد های فشار(:)p الف :پاسکال( : )Paیک پاسکال عبارت است از فشار حاصل از نیروی یک نیوتون بر متر مربع . ‏Pa  N.m 2 kgm 1S 2 ب :اتمسفر :واحد فشار در اندازه گیری های عملی که عبارت است از فشار ستونی از جیوه برابر 76سانتیمتر جیوه. =10.325kPaیک اتمسفر پ :تور( : ) torrواحد فشار در اندازه گیری های عملی ومعادل یک میلی متر جیوه . 101325 ‏torr ‏133.32Pa 760 ج :میلی تور( :) mtorrواحد فشار در سیستم های خأل و فشار های پایین و برابر یک هزارم تور. نقطه سه گانه آب : یک ثابت ترمودینامیکی و دمایی ک@@ه در آن س@@ه ف@@از آب ،بخ@@ار آب و یخ می توانند با هم در تعادل باشند. قانون شارل – گیلوساک با تغییر حجم گازی V1و دمای T1به حجم گازی V2و دمای T2در فشار ثابت ،روابط زیر را داریم : ‏pV1 nRT 1 ‏pV2 nRT2 به طور کلی در فشار ثابت : ‏V1 V2 V مقدارثابت    ‏T1 T2 T قانون شارل – گیلوساک در حجم ثابت: ‏p1V nRT1 ‏p2V nRT2 و به طور کلی می توان نوشت : ‏P1 ‏T1 ‏ ‏P2 T2 شیب منحنی های حاصل در دمای صفر درجه سلسیوس : ‏P ‏tg  273.15 در گاز ایده آل tg tgو در نتیجه    ‏PV  RT گاز ایده آل :گازی که نیروهای بین مولکولی آن صفر ،یع@@نی نب@@ودن هیچ گونه نیروی جاذبه یا دافعه بین مولکولهای آن . گاز حقیقی در صورتی ایده آل است که : الف :بسیار رقیق ب :میل کردن فشار آن به سمت صفر در این صورت به دلیل ناچیز بودن نیروهای بین مولکولی گاز حقیقی خصلت گاز ایده آل را داردو داریم: ‏PVT  RTحد ‏P 0 مقدار ، Rبه مقدار کمیت های Pو Vو Tبستگی دارد .داریم : ‏ مترمکعب V پاسکالP ‏R کلوئنT کالری :افزایش دمای یک گرم آب به اندازه یک درجه در دمای داده شده . 1Cal= 4.184 j مخلوط گازها قانون فشار جزئی دالتون :فشار کلی مخلوط چند گاز با مجموع فشار های جزئی هر یک از گاز ها برابر ،و فشار جزئی هر گاز عبارت است از فشاری که آن گاز دارا می ش@@ود وق@@تی ب@@ه تنهایی تمام فض@@ای ظرف را اشغال کند . رفتار غیر ایده آل گاز ها – فاکتور تراکم پذیری معادله گاز ایده آل : از این رابطه داریم : ‏PV=nRT ‏PV ‏1 ‏nRT فاکتور تراکم پذیری( : ) Zخارج قسمت ‏PV ‏nRT داریم : ‏PV ‏Z ‏nRT با کاهش فشار به کمتر از یک اتمسفر منحنیها در سمت Z=1به هم نزدیک شده و به یک خط مس@@تقیم تب@@دیل می ش@@وند و معادل@@ه خطی زیر تولید کی گردد : ‏PV ‏Z ‏1 bp ‏RT شکل ( )9-1صفحه 27 عوامل مؤ ثر در فاکتور تراکم پذیری: )1فشار )2دما در فشار های نزدیک به یک اتمسفر ، b 0وگاز ایده آل فرض می گردد در نتیجه مقدار خطای حاصله ناچیز است در شاخه نزولی : کاهش دما کاهش بیشتر فاکتور تراکم پذیری گاز های حقیقی و غیر کامل : گاز های موجود در محیط و گاز هایی که فشار نزدیک ب@@ه ص@@فر دارند و ایده آل فرض می شوند . ویژگی گاز کامل : )1اشغال نکردن حجمی از فضا توسط مولک@@ول های گ@@از یع@@نی داشتن حجمی برابر صفر. ) 2نبودن اثر جاذبه یا دافعه بین مولکولهای گاز یعنی صفر بودن نیروهای بین مولکولی . نکته :گازهای حقیقی هیچ یک از دو خصلت را ندارند . حجم مستثنی :فضای الزم برای قرار گرفتن دو مولکول درکنار یکدیگرکه برابر ، V 8V و به این مفهوم است که حجم گاز ها هرگز به سمت صفر میل نمی کند . نکته :حداقل فضای الزم برای مولکولها به اندازه حجم مستثنی است. 3 1 3 حجم یک مولکول گاز V   4  d  :و یا V   d 3  2 6 حجم مستثنی برای هر مولکول : 2 ‏d3 3 حجم مستثنی اشغال شده برای یک م ول گ از می توان د ب ه ان دازه ع دد آووگادرو بزرگ شود ،بنابراین حجم مستثنی برای یک مول گ از ب ا قط ر ‏8 سانتیمتر برابر است . مولکولی متوسط 310 2 ‏8 3 23 3 ‏1 ‏ ‏V   310  610 34cm mol 3 حجم یک مول گاز ایده آل در دمای معمولی و فشار یک اتمسفر = 22400سانتی متر مکعب بنابراین حجم مستثنی برای یک مول گاز = %0.1حجم گاز پارامتر های موجود در معادله واندروالس : الف) حجم مستثنی ب) نیروهای بین مولکولی در گاز ها الف)حجم مستثنی در معادله واندروالس : Nعددآووگادرو 2N 3 ‏b ‏d 3 ب) نیروهای بین مولکولی :نیروی مسبب نزدی@@ک ش@@دن مولکولها ب@@ه یکدیگر که گرچه ضعیف امابرای کل مولکولها قابل مالحظه است. معادله واندروالس : ‏a  ‏ ‏ P  2  V  b RT ‏V  ‏ در SI : aضریب فشار واندروالس قابل محاسبه بر حسب : bضریب حجم واندروالس قابل محاسبه بر حسب ‏m .Pa.mol  ‏2 6 ‏m .mol  ‏1 3 نکته :معادله واندروالس به دلیل اینکه برای هر گاز مقدار مشخصی از aو bرا در نظر می گیرد ،خواص گازها را بهتر بیان می کند . : پارامتر های تغییر دهنده حاالت فیزیکی یک جسم RT a P  V2  b V 2 الف) تغییرات فشار ب) تغییرات دما  RT 2a  P   3 0    2  V  Tc V  b V   2P  2RT 6a     0 3 2 4  V  Tc V  b V =bحجم اشغال شده توسط یک مول گاز 8a ‏Tc  27Rb 8PcVc ‏R 3Tc ‏Vc 3b 9RTcVc ‏a 8 محاسبه مقدار فاکتور تراکم پذیری در نقطه بحرانی با قرار دادن ثابت های بحرانی : ‏PcVc PcVc Tc 3 3 ‏Z ‏ ‏ 0.375 ‏RTc ‏Tc 8PcVc 8 کاربرد حالتهای متناظر در معادله واندروالس معادله واندروالس مقدار ثابت Z=0.375را برای کلیه گاز ها ثابت در نظر می گیرد. محاسبه فاکتور تراکم پذیری در نقطه بحرانی ) (Zcبا استفاده از معادله واندروالس مقدار ثابت Z=0.375را می دهد که برای کلیه گاز ها ثابت است . در هر حالت خارج قسمت مقدار واقعی کمیت به مقدار اندازه گیری شده در سنجشهای مختلف مقداری است ثابت. یعنی: مقدار واقعی کمیت در حالت 2 مقدار سنجش در حالت 2 = مقدار واقعی کمیت در حالت 1 مقدار سنجش در حالت 1 کمیت کاسته :خارج قسمت کمیت اندازه گیری ش@@ده تقس@@یم ب@@ر کمیت بحرانی و پیروی کننده از قانون حالتهای متناظر دمای (TBoyle بویل) : ویریال برابر صفر باشد . یا: دمایی که در آن دما دومین ضریب ‏a ‏TBoyle  ‏Rb 27 ‏TBoyle  Tc 8 مدل جنبشی – مولکولی در گاز ایده آل ( تئوری س@@ینتیک گازها) ن@@یروی حاصل از برخورد مولکولها با توان دوم سرعت متناسب است . فرضیات تئوری سینتیک .1یک گاز از ذرات بسیار ریزی به نام مولکول تشکیل شده به طوری ک@@ه قطر مولکولها در مقایسه با فاصله بین آنها بسیار کوچک و ناچیز است . . 2مولکولها بدون نظم خاصی و به طور اتفاقی در تمامی جهات در حرکتند. .3مولکولها مس@@@تقل از یکدیگرن@@@د و و ب@@@ه ج@@@ز در زمان برخ@@@ورد هیچ نیرویی(دافعه یا جاذبه) بر یکدیگر وارد نمی کنند . .4انرژی جنبشی یک مولکول از رابطه زیر پ@@یروی می کن@@د ک@@ه در آن K ثابت بولتسمان و Tدمای گاز بر حسب کلوین می باشد. 3 ‏Ec  kT 2 . 5برخورد مولکولها با یکدیگر برخوردی است االستیکی (کشسان) به طوری که در برخورد ها انرژی جنبشی کل مولکولهای برخورد کننده و اندازه حرکت کل آنها بدون تغییر باقی می ماند . تئوری سینتیک بیان کننده برخورد مولکول ها بدون صرف انرژی است. قانون گراهام در تدوین تئوری سینتیک گراهام با انجام آزمایشی نشان داد وجود منفذ ریزی در محفظه مولک@@ول های تحت فشار باعث خروج گاز و سرعت نفوذ گ@@از ها با ج@@ذر ج@@رم مولکولی گاز نسبت عکس دارد و هرچه گاز سبکتر ،سرعت نفوذ بیش@@تر است . ‏ ‏N 2 = Uz سرعت نفوذ مولکولی ‏Uz  = سرعت متوسط مولکولی مثال : ظرفی محتوی گاز هلیوم تحت فشار 0.1پاس@@@کال و دمای . T=300k تعداد برخورد های گاز را در یک ثانیه بر متر مربع ظرف محاسبه کنید. ‏M=0.004kg/ ‏mol حل: الف) محاسبه تعداد مولکولهای گاز در یک متر مربع: ‏PV 0.11 ملکول 23 19 ‏n ‏ ‏6.0210 2.413610 ‏RT 8.314300 مترمکعب ب) محاسبه سرعت متوسط ملکول 8RT 88.314300 ‏U ‏ ‏1260 ‏m/ s ‏M 3.140.004 مسیر آزاد متوسط و فرکانس برخورد با افزایش فش@@ار گ@@از ،دانس@@یته مولک@@ولی در واح@@د حجم بیش@@تر و احتمال برخورد مولکول ها با یکدیگر بیشتر می شود. ‏ مسیر آزاد متوسط یا پویش آزاد L  برابر است با فاصلۀ بین دو برخورد متوالی مولکول در گاز : تعداد کل مولکول واقع در یک استوانه : تعداد برخورد مولکول ها در هر ثانیه : ‏Nd 2U ‏Nd 2U تعداد برخورد مولکول Aبا کلیه مولکول های داخل استوانه : ‏Z1  Nd 2U از آنجا که؛ Uدر اثر برخورد مولکوله ا بایک دیگر دائم ًا درح ال تغی یر است ،لذا در محاسبات باید به جای سرعت متوسط ،س رعت نس بی مولکولها را در نظر گرفت. داریم: الف) برخورد تحت زاویه = سرعت نسبی صفر ب) برخورد مطابق شکل زیر: 2U سرعت نسبی = 2U متوسط سرعت نسبی = پویش آزاد = 1 2 2N d ‏ ‏L فرکانس برخورد ( :) Z2 تعداد برخورد انجام شده در واحد حجم گاز ( یک متر مکعب ) در یک ثانیه 1 2 ‏2 ‏Z2  2d UN 2 :محاسبه سرعت متوسط گاز ها U  8RT M 88.314298 Uo2  444.1m/ s 3.140.032 UH 2 88.314298  1776.5m/ s 3.140.002 سرعت متوسط مولکولهای هیدروژن =4برابر سرعت متوسط مولکولهای اکسیژن نکته :سرعت متوسط مولکولها با جذر جرم گاز نسبت عکس دارد. توزیع انرژی در مولکول: انرژی درونی گاز :مجموعۀ انرژی مولکولهای تشکیل دهندۀ آن گاز . 3 ‏EC  RT 2 انرژی مولکولهای دو یا چند اتمی : .1انرژی انتقالی یا Ecو در ارتباط با انتقال مرکز ثقل مولکول. .2انرژی دوران .3انرژی ارتعاش هر مولکول Nاتمی دارای 3Nدرجه آزادی که با توجه به مختصات دکارتی تعیین می گردد. انرژی های موجود در جسم : .1 .2 .3 .4 انرژی انتقال انرژی ارتعاش انرژی دوران انرژی پتانسیل درونی متغیر های انرژی دوران = متغیر انرژی ارتعاش =  ‏ و محاسبه مقدار کل انرژی: الف) مولکول تک اتمی: تنها دارای انرژی انتقال و انرژی انتقال دارای 3درجه آزادی است. تعلق 1 2 kTانرژی به هر درجه آزادی بر اساس تئوری سینتیک گاز ها . 3 ‏E  RT 2 3 ‏E  kT 2 ( برای هر مول) ( برای هر مولکول) ب) مولکول های دو اتمی با فاصله از یکدیگر : ‏kT انرژی12به هر درجه دارای انرژی انتقال با 3درجه آزادی و با تعلق 3 وابستهkTبه2تغییر دو زاویه آزادی جمعًا انرژی دوران و 3 1 ‏E  kT  kT  kT 3kT 2 2 ( ارتعاش)(دوران)(انتقال) (برای یک مول گاز) ‏E 3RT با افزایش ارتعاش در اثر افزایش دما و تغییر انرژی پتانسیل ناشی ازارتعاش برای یک مول گاز داریم: 1 7 ‏E 3RT  RT  RT 2 2 ج) مولکولهای سه اتمی : .1سه اتمی خطی 3 9 ‏E  kT  kT  2kT  kT 2 2 ( ارتعاش)(دوران)(انتقال) 9 ‏RT 2 = انرژی به ازای هر مول .2سه اتمی غیر خطی 3 3 3 9 ‏E  kT kT kT  kT 2 2 2 2 ( ارتعاش) (دوران) (انتقال) 9 ‏RT 2 = انرژی به ازای هر مول فصل دوم ترموديناميك هدف :معرفي اصول سه گانه ترموديناميك؛ توابع حالت؛ نتايج نظري و عملي حاصل از آنها اهداف رفتاري: تعريف سيستم و محيط مفهوم دما و روشهاي دما سنجي معادل مكانيكي كار و گرما مفهوم حالت و متغيرهاي حالت فرايند برگشت پذير و برگشت ناپذير توابع حالت مفهوم کار و مبادله آن مفهوم انرژي دروني اصل اول ترموديناميك تابع انتالپي ضريب ژول – تامسون ظرفيت گرمائي انبساط آدياباتيك محاسبه كار در طي تحوالت مختلف -ظريف حرارتي گازها؛ مايعات و جامدات سیستم :بخشی از جهان هستی مورد بررسی محیط خارج یا خارج از سیستم :باقیمانده جهان آفرینش که مورد بررسی نیست . سیستم باز(مرز باز) = مرزی که از آن می تواند بین سیستم و محیط خارج تبادل ماده شود. سیستم بسته = صورت مرزی که از آن مبادله ماده نمی گیرد. سیستم حرارتی ایزوله(منزوی) = جدار سیستمی که مبادله انرژی حرارتی امکان پذیر نباشد. قانون صفر ترمودینامیک : اگر سه سیستم Aو Bو Cبا هم در تعادل گرمایی باش@@@@ند از طرفی، سیستم های Aو Cنیز با هم در حال تعادل گرمایی باشند ،سیس@@تم Bو Cنیز با هم در حال تعادل گرمایی می باشند. دما :نشان دهنده شدت جنبشها . گرما :یکی از اشکال انتقال انرژی و تقریبًا براب@@@ر انرژی جنبش@@@ی مولکولهای تشکیل دهنده آن جسم وقابل محاسبه بر حسب ژول یا کالری. انرژی گرمایی یک جسم هم تابع دمای آن جسم و هم تابع مقدار آن است. دما تنها تابع شدت جنبشهای گرمایی مولکول های آن جسم است . دستگاه اندازه گیری دما= دماسنج دماسنج = وسیله مشخص کنده تغییرات گرمایی متداولترین روش اندازه گیری دماهای باال = استفاده از ترموکوپل انواع دماسنج: • دماسنج گازی • دماسنج جیوه ای • دماسنج با مقاومت الکتریکی • ترموکوپل دماسنج گازی :استفاده از قانون چالرز گیلوساک یعنی استفاده از رابطه فشار و دما در حجم ثابت . ‏P1 T1 ‏ ‏P2 T2 = رابطه چالرز گیلوساک دماسنج با مقاومت الکتریکی :استفاده از مکانیزم تغییرمقاومت الکتریکی یک هادی در اثر تغییر دما. 2 ‏R ‏ ‏R ( 1 ‏ ‏a ‏ ‏ ‏b ‏ ) ‏ = اندازۀ مقاومت در اثر گرما صورت های مختلف انرژی معادله شده بین سیستم و محیط خارج .1 .2 .3 .4 انرژی مکانیکی انرژی حرارتی انرژی الکتریکی انرزی تشعشع انواع انرژی توانایی تبدیل مستقیم و غیر مستقیم به یکدیگر را دارند. ژول :واحد مقدار کار در سیستم M.K.S.Aیا S.I 4.184را عدد ژول گویند و داریم: ژول = 4.184یک کالری کالری :یک کالری مقدار انرژی حرارتی الزم و معادل با 4.184ژول برای افزایش دمای یک گرم آب از 14.5درجه سانتیگراد به 15.5درجه سانتیگراد Qمثبت بیان کننده دریافت انرژی حرارتی و Qمنفی بیان کننده از دست دادن انرژی حرارتی است . متغیر حالت :کمیت قابل اندازه گیری و یا قابل تشخیص در سیستم و بیان کننده حالت سیستم متغیر های حالت مورد استفاده در شیمی: .1 .2 .3 .4 فشار دما حجم جزء مولی یا نسبت ترکیب یک سیستم انواع متغیر های حالت در یک سیستم : متغیر های مقداری متغیر های شدتی متغیر های مقداری = متناسب با مقدار ماده در یک سیستم (بس@@تگی مس@@تقم به تعداد مولهای سیستم) مانند حجم ،جرم... متغیر های شدتی = مستقل از مقدار ماده مانند دما ،فشار ،غلظت ..... انواع خواص سیستم : خواص مقداری = خواص وابسته به مقدار ماده مانند جرم و حجم .... • خواص شدتی= مشخصات یک ماده و مستقل از مقدار آن مانند فش@@ارو دما ... نکته :متغیر های شدتی به دلیل مستقل بودن از مق@@دار ماده ب@@رای تع@@یین حالت سیستم مناسب می باشند . خواص دو متغیر شدتی : .1مقدار حجم مولی یا حجم یک مول از یک جسم تابعی است از دو متغیر فشار و دما. .2مقدار فشار سیستم قابل محاسبه از رابطه )P = f(T,V ‏ V  ‏ V  ‏dV  ‏ dT   ‏ dp ‏ T  p ‏ P  T مثال: مخزن و لوله دماسنجی کامًال از جیوه پر شده ،با افزایش یک درجه ای دمای ترمومتر فشار داخلی آن چقدر خواهد بود ؟ پاسخ : جیوه 1.82 در 10 4 و اتمسفر ‏6 ‏ ‏ 3 . 9 ‏ 10 لذا : اتمسفر ‏ P  ‏ ‏ 46 درجه ‏ T  V یعنی اگر T 1درجه ،تغییر فشار برابر 46اتمسفر است و دماسنج خواهد شکست. حالت تعادل ترمودینامیکی = یکسان بودن مقدار متغیر های حالت در تمام سسیستم و مستقل از زمان. تعادل حرارتی ،تعادل مکانیکی و تعادل شیمیایی موجود در یک سیستم باعث یکسان بودن به ترتیب دما ،فشار و یا جزء م@@ولی در تمام نق@@اط سیستم و مستقل از زمان می باشد. سیستم برگشت پذیر چیست ؟ اگر سیستمی به طور بینهایت آهسته از یک حالت تعادل به یک حالت تعادل دیگر برود و این تغییر ها به صورت حالتهای تعادلی متوالی انجام پذیرد ،چنین تغییر حالتی را برگشت پذیر گویند. نکته :فرآیند برگشت پذیر یک فرآیند ایده آل و در حقیقت فرضی و غیرحقیقی است و مدت چنین تغییری بسیار طوالنی است. انتقال برگشت پذیر :عملیاتی که به صورت متوالی است و حالت تعادل در هر لحظۀ آن موجود است . کار = نیرویی که نقطه اثر آن تغیر مکان می دهد . ‏dw f .dI قرارداد ترمودینامیکی : دریافت کار توسط سیستم = عالمت مثبت کار انجام کار توسط سیستم = عالمت کار منفی برای این منظور : ‏B dVخارجيWA  P ‏A B =برگشت نا پذیرW  PatmA dV  PatmV2  V1  =برگشت پذیر =برگشت پذیر B W   PdV A V2 dV W  nRT  nRTln A V V1 B تمرین : کار حاصل از انبساط یک مول گاز را که در Tثابت از ‏VA ‏V ‏B به تبدیل شود و از معادله واندروالس پیروی کند ،حساب کنید . : راه برگشت پذیر- پاسخ a  :داریم  P  2  V  b  RTبا توجه به معادله واندروالس V   a  RT Wrev   P.dV    2 dV A A V b V   B B VB  b  1 1   Wrev  RTln  a  VA  b  VA VB  پاسخ – راه برگشت ناپذیر ‏ RT ‏ ‏a ‏Wirrev  PB VB  VA    ‏ 2  VB  VA  ‏ VB  b VB  با توج@@ه ب@@ه پ@@یروی از ق@@انون گ@@از کام@@ل و می@@ل کردن aو bب@@ه س@@مت صفرداریم: ‏ VA  ‏ RT 1  ‏ VB  اصل اول ترمودینامیک (اصل بقای انرژی ) : مقدار انرژی مبادله شده به صورت گرما و کار( ) W+Qث ابت و مستقل از نوع و نحوه تغییر حالت است و برابر با تغییر ان رژی سیستم که آن را انرژی درونی یا ( )Uمی نامند . ‏U W  Q صورتهای انرژی جنبشی درونی مولکولهای یک گاز: .1انرژی مربوط به حرکت انتقالی مولکولها . .2انرژی مربوط به حرکت دورانی مولکولها . .3انرژی ناشی از حرکت ارتعاشی اتمهای درون مولکول . نکته :گاز ها دارای انرژی جنبشی درونی وانرژی پتانسیل درونی ناشی از نیروی جاذبه بین مولکولها می باشند. می توان تابع Fرا که تابعی از متغیر های حالت ( ) P,V,Tاست یک تابع حالت نامید اگر مقدار این تابع برای یک حالت مشخص سیستم فقط بستگی به اندازه های متغیر های حالت داشته باشد. نکته :انرژی درونی گاز کامل نیز یک تابع حالت است. در یک تغییر حالت بسیار کوچک ،تغییر dFدر یک تابع حالت ) F(x,yبرابر است با دیفرانسیل صحیح و کامل آن تابع حالت ، یعنی : ‏ F  ‏ F  ‏dF   dx   dy ‏ x  y ‏ y  x نکته :گرما و کار تابع حالت نیستند و مقادیر آنها بستگی ب@@ه چگ@@ونگی تغی@@یر حالت سیستم بین حالتهای ابتدایی و انتهایی دارد .بنابراین ‏ QA WB  QBبه WA و WA WB معنای برقراری تساوی ‏QA QBنیست. تغییرات انرژی درونی : 2 2 2 18 18 18 ‏U  dU  W   Q حالت خاص : . 1مسیر تغییر حالت سیستم یک مدار بسته است .یعنی سیستم بعد از تحول ب@@@ه حالت اول خ@@@ود باز می گردد .در این تح@@@ول تغی@@@یرات انرژی درونی صفر است. ‏U U1  U1 0 ‏W=0 .2در عین تبدیل انرژی از یک فرم به فرم دیگر ،انرژی درونی یک سیستم منزوی ثابت می ماند. =W=0,Q 0 برای یک گاز کامل انرژی درونی یک سیستم تابع حجم آن نیست . یعنی : ‏ U  ‏ ‏ 0 ‏ V  T بنابراین : ‏ U  ‏dU  ‏ dT CV dT ‏ T  V تحول ترمودینامیکی در حجم ثابت براساس اصل اول ترمودینامیک : ‏dU Q  W مقدار کار مبادله شده برابر صفر اس@@ت اگر تح@@ول سیس@@تم در حجم ث@@ابت باشد. ‏W  PdV 0 تحول ترمودینامیکی در فشار ثابت – تابع آنتالپی ‏U U2  U1 W  Qp Qpعبارت است از مقدار انرژی حرارتی مبادله شده در فشار ثابت . : با توجه به ثابت بودن فشار کار برابر است با W  PV2  V1  :داریم U2  U1 Qp  PV2  V1  Qp U2  PV2   U1  PV1  تابع آنتالپی : تابع ( ) U+PVرا با عالمت Hنمایش داده و به آن تابع آنتالپی گویند و یک تابع حالت است و بعد انرژی دارد. ‏QP  H2  H1 Qpعبارت است از انرژی گرمایی مبادله شده در فشار ثابت وبرابر با تغییرات آنتالپی سیستم ،وحاصل از تغییر حالت سیستم(تنها وابسته به حالت ابتدایی و انتهایی سیستم)  T  ‏ ‏ ‏ P  H ‏ J .T. ‏ J .T. ضریب ژول تامسون مثبت بودن ضریب ژول تامسون بیانگر آن است که گاز در اثر عم@@ل واكنش و کاهش فشار سرد و دمای گاز کاهش می یابد و بالعکس . منفی بودن ضریب ژول تامسون ب@@ه معن@@ای گرم ش@@دن گ@@از در اثر عم@@ل انبساط و کاهش فشار و در نتیجه تراکم گ@@از م@@وجب سرد ش@@دن آن می شود. گاز کامل دارای ضریب ژول تامس@@ون ص@@فر و گ@@از های حقیقی دارای ضریب عددی مثبت یا منفی است که بر حسب نوع گاز تابع دما وفش@@@ار اعمالی برگاز است. دمای وارونگی : دمایی ک@@@ه در مرز منح@@@نی قرار گرفت@@@ه ودر آن دما ضریب ژول تامس@@@ون ازمنفی به مثبت تبدیل می شود. کمیت های H,Pو ،Tمتغ@@@یر های سیس@@@تم در محاسبه ضریب ژول تامسون لذا داریم : ‏ H   P   T  ‏ ‏  ‏  ‏  1 ‏ P  T  T  H  H  P ظرفیت گرمایی سیستم در حجم ثابت : ‏Q مقدار dTکه از طریق تجربی قابل محاسبه و با عالمت Cvنمایش داده می شود. ‏ Q  ‏ dU  ‏CV  ‏  ‏ ‏ dT  V  dT  V با توجه به معادله واندروالس در گاز های حقیقی: ‏a ‏ U  ‏ ‏ ‏ 2 ‏ ‏V ‏V ‏ ‏T تغییرات انرژی درونی یک مول گاز و متغیر از T1به : T2 ‏T2 ‏U   CV dT ‏T1 ظرفیت گرمایی در فشار ثابت اگر تنها کار سیستم کار حاصل از تغییرات (فشار – حجم) باشد گرمای جذب شده در فشار ثابت برابر است با تغییرات آنتالپی سیستم. نکته :آنتالپی سیستم تابعی است از متغیر های حالت سیستم . با در نظر گرفتن دما و فشار به عنوان دو متغیر مستقل حالت داریم: ‏ H  ‏ H  . ‏dT ‏ ‏ ‏ ‏ dP ‏ T  P ‏ P  T ‏dH  با توجه به اینکه گاز ‏ H  کامل P  T 0است ‏dH CP dT ‏T2 ‏H   CP dT ‏T1 داریم: از آنجا که در مورد گاز های غیر ایده آل ‏ H  ‏ ‏ ‏ ‏P ‏ ‏T برابر صفر نیست داریم: ‏ H  ‏ ‏  CP  J .T. ‏ P  T رابطه بین ) )Cpو () Cv همواره : ظرفیت گرمایی در فش@@@@@ار ث@@@@@ابت ) )Cpظرفیت گرمایی در حجم ثابت() CV انبساط آدیاباتیک یک گاز باواکنشی با تغییر حالتی به صورت آدیاباتیک یعنی سیستم انتقال گرمایی ندارد ،یعنی سیستم نسبت به محیط خارج ایزوله یا بسته است. در نتیجه Q = 0و داریم : ‏dU Q  W ‏Q 0 نکته :کار حاصل از یک انبساط آدیاباتیک ،عبارتست از تغییر انرژی درونی سیستم یعنی: ‏dU dW از آنجا که در انبساط آدیاباتیک گرما با محیط خارج مبادله نمی شود انبساط ایزوترم و آدیاباتیک با هم یکسان نیستند. ‏dU  PdV رابطه دما با حجم در سیستم آدیاباتیک 1  ‏T2  V2  ‏  ‏T1  V1  کار حاصل از انبساط آدیاباتیک > کار مبادله شده در انبساط ایزوترم کار در تحول آدیاباتیک برگشت پذیر Q 0  W nCV dT  dU W nR CV   1 CP  nR  1 Wrev CV T nR T2  T1  Wrev   1  P2V2 P1V1   Wrev    1  . گاز داردP1V1 وP2V2 بنابراین مقدار کار بستگی به حالتهای کار در تحول آدیاباتیک برگشت پذیر Wirrev  PB VC  VA  Wirrev  P2 V2  V1  Wirrev nCV T2  T1  nCV T2  T1   P2 V2  V1   P2V2 P1V1  nCV     P2 V2  V1   nR nR  ظرفیت گرمایی متوسط در دما : مجموع ظرفیت گرمایی انتقالی ،ظرفیت گرمایی چرخشی ، ظرفیت گرمایی ارتعاشی و غیره . نکته 5 :کالری ظرفیت گرمایی برای گاز های یک اتمی در فشار ثابت که تنها ناشی از انرژی جنبشی انتقالی است . 3 3 ‏U  NkT RT 2 2 فصل سوم ترمو شيمي هدف :كاربردهاي اصل اول ترموديناميك در شيمي اهداف رفتاري: تعريف گرماي واكنش گرما در حجم و گرما در فشار ثابت تغييرات آنتالپي حالت استاندارد رابطه بين گرما در حجم ثابت و گرما درفشار ثابت گرماي نهان انتالپي تشكيل استاندارد انرژي پايداري -انرژي شبكه بلوري کاربرد اصل اول ترمودینامیک در شیمی (ترموشیمی) از آنجا که واکنش های شیمیایی با اثرات گرمایی همراه است ،میزان گرمای مبادله شده در یک واکنش ممکن است کوچک باشد ولی صفر نخواهد بود. کاربرد مهم اصل اول ترمودینامیک : اندازه گیری گرمای مبادله شده در یک واکنش شیمیایی انواع واکنش بر حسب مقدار Uیا : H . 1گرمازا= در اثر واکنش مقداری گرما حاصل و ‏H منفی است. .2گرماگیر= مقدار Uیا Hمثبت . ‏ Uیا قانون الوازیه یا الپالس بر اساس اصل اول ترمودینامیک ‏aA bB cC  dD گرمای مبادله شده در واکنش شیمیایی که از اثر aAبر bBحاصل می شود برابر است با گرمای مبادله شده از اثر cCبر dDولی با عالمت مخالف. یعنی با آزاد شدن انرژی در واکنش یک همان مقدار انرژی در واکنش دو دریافت می شود . کالریمتر یا گرماسنج = دستگاه اندازه گیری گرمای واکنش انواع کالریمتر یا گرما سنج: .1گرماسنج آدیاباتیک که شامل ظرفی است محتوی مقداری آب .2گرماسنج ایزوترم به دلیل آنکه اجسام آلی به خوبی درمقدارکافی اکس@@یژن می س@@وزد ان@@دازه گیری گرمای واکنش ب@@رای اجسام آلی بیش@@تر ب@@ه ص@@ورت ان@@دازه گ@@یری گرمای احتراق انجام می شود. گرمای واکنش در حجم ثابت QV  QV عبارت است از تغییرات انرژی درونی بین حالت ابتدایی و حالت نهایی ،بنابراین یک تابع حالت است. ‏U U2  U1 QV QV مثبت باشد واکنش گرماگیر و سیستم انرژی حرارتی اگر دریافت می کند و انرژی درونی اجسام مؤثر ازانرژی درونی فرآورده ها کمتر است. اگر QVمنفی باشد واکنش گرمازا است و سیستم انرژی حرارتی از دست می دهد .بنابراین انرژی درونی اجسام مؤثر برهم از انرژی درونی اجسام حاصل از عمل بیشتر است . انجام واکنش در شرایط زیر در حجم ثابت – Aانجام واکنش در یک ظرف بسته ( بمب کالریمتری ) – Bانجام واکنش بین جامدات و مایعا ت بدون ایجاد جسم گازی شکل -Cانجام واکنش بین اجسام گازی شکل در صورت برابری تعداد مولکولهای دو طرف معادله. بمب کالریمتری :ظرف بسته ای که واکنش در آن انجام می شود. گرمای واکنش در فشار ثابت Q  ‏p گرمای واکنش در فشار ثابت یا Qpو در دمای گرمایی مبادله شده. برابرTاست با انرژی مقدار گرمای واکنش برابر است با تغییرات آنتالپی یا ‏H با انجام ش@@@دن واکنش در فش@@@ار ث@@@ابت ،اجسام مؤثر و اجسام حاص@@@ل از ‏T واکنش در شرایط استیکیومتری و در دمای ابتدایی قرار می گیرند. Qpمثبت واکنش گرماگیر و آنتالپی اجسام حاصل از واکنش بیشتر از آنتالپی اجسام مؤثر بر هم است. Qpمنفی واکنش گرمازا یعنی آنتالپی اجسام مؤثر بر هم بیشتر از آنتالپی اجسام حاصل از واکنش است. حاالت استاندارد : حالت استاندارد گاز کامل :عبارتست از فشار یک اتمسفر در دمای داده شده. حالت استاندارد جسم جامد :عبارتست از حالت متبلور جسم در فشار یک اتمسفر و در دمای مربوط. حالت استاندارد اجسام خالص :عبارتست از یک حالت فیزیکی که در آن حالت جسم پایدارتر باشد . قانون ژول :بستگی مستقیم انرژی درونی یک گاز کامل فقط به دمای آن . با توج@@ه ب@@ه اص@@ل اول ترمودینامی@@ک ،انرژی درونی ت@@ابع حالت اس@@ت و بستگی به مسیر طی شده ندارد و فقط بستگی به حالت ابت@@@@دایی و انتهایی سیستم دارد .بنابراین: ‏U U1  U2 توجه :انرژی درونی یک گاز کامل مستقل از تغییرات حجم و فشار می ‏U2 0 باشد لذا در گاز کامل QP QV  nRT ‏QP یاH QVیاU :گرمای حاصل از واکنش در فشار ثابت :گرمای حاصل از واکنش در حجم ثابت : nاختالف بین تعداد مولها فرآورده ها حاصل از واکنش و تعداد مولهای گاز های مؤثر بر هم : Rثابت همگانی گاز های کامل ‏T :دمایی که واکنش در آن انجام شده. نکته :در واکنش هایی که بدون تغییر موالریته انجام می شود در QP ‏Q ‏n 0 نتیجه : ‏Vو است ‏CV  :انرژی گرمایی الزم برای ظرفیت گرمایی مولی در حجم ثابت افزایش یک مولکول گرم جسم به اندازه یک کلوین در حجم ثابت . در حد فاصل بین دماهای 1Tو T2 انرژی گرمایی ‏T2 ‏QV U  CV dT ‏T1 ‏QV عبارتست از : : ظرفیت گرمایی مولی در فشار ث ابت ب رای ی ک جس م خ الص مقدار گرمای الزم برای افزایش دمای یک مولکول گرم جسم به ان دازه یک کلوین و در فشار ثابت . ‏T2 ‏QP H  CP dT ‏T1 توجه : 1اگر در فاصله بین درجات حرارت گرمایی را ثابت فرض کنیم خواهیم داشت : )QP CP (T2  T1 1Tو T2 ظرفیت :آلوتروپی اگر مبادله انرژی به منظور تبدیل حالت جسم از یک فاز ب@@ه ف@@از دیگر نباشد صرف تغییر حالتی می ش@@ود ک@@ه ب@@ه آن آل@@وتروپی گویند و در دمای ثابت انجام می شود. قانون هس : چون UوHتابع حالت هستند و به مسیر طی ش ده بس تگی ندارند ،بنابراین گرمای واکنش مس تقل از تع داد و ن وع ح الت های واسطه می باشد و فقط به شرایط ابت دایی و نه ایی واکنش وابسته است . آنتالپی تشکیل : آنتالپی تشکیل یک جسم مرکب عبارتست از تغی@@یرات آنت@@الپی در جریان واکنش تشکیل در صورتی که عناصر اولیه به حالت پای@@دار فیزیکی در فشار ثابت با هم ترکیب ش@@@وند و آن جس@@@م را ایجاد کنند . آنتالپی استاندارد تشکیل ‏f ‏ ‏H با انجام واکنش در شرایط استاندارد یعنی جسم مرکب از عناصر به حالت پای@@دار ف@@یزیکی در فش@@ار ی@@ک اتمس@@فر و دمای 298Kتش@@کیل ش@@ود گرمای مبادله شده در چنین شرایطی را آنتالپی استاندارد تشکیل گویند . نکته : 1برای محاسبه آنتالپی استاندارد تشکیل ،عناصر باید در پایدارترین حالت فیزیکی در نظر گرفته شود. نکته: 2بنا به قرار داد ،آنتالپی تشکیل یک جسم ساده (عنصر) در حالت استاندارد برابر صفر است . مثال : ‏Cgrafit 0 ‏f ‏ ‏H ‏O2g 0 ‏f ‏ ‏H آنتالپی تشکیل یک جسم : منفی باشد ،جسم حاصل از عناصر اولیه تشکیل دهنده خود پایدارتر می باشد. مثبت باشد ،جسم مرکب ناپایدارتر از عناصر تشکیل دهنده خود می باشد. نکته :اجسام مرکبی که آنتالپی تشکیل کوچکتری دارند پایدارترند . :انرژی پیوند کوواالنسی مقدار انرژی آزاد شده از ترکیب دواتم درحالت گازی وایجاد یک جسم مرکب گازی شکل ) گازشکل( )  A  Bگازشکل( )  Bگازشکل(A بنابراین اگر nمول ازجسم ABتشکیل شودچون آنالپی کمیتی است nبرابر می شود. ، مقداری بنابراین این انرژی پیوندیا انرژی ازدست می رود. ) ( A B همیشه منفی است چون گرمازاست و مقداری چون انرژی پیوندمربوط به تشکیل جسم ABاست بن@@ابراین اگر پیون@@د شکس@@ته ش@@ودانرژی تفکی@@ک ،عکس انرژی تش@@کیل ومق@@دارآن مثبت خواهدبود.پس بایدمقداری انرژی دریافت شودتا پیوندها شکسته شود. مثال: ‏ 104kcal 0 ‏H H  H   H   واکنش زیر: ) )H2O(gمولکول ( )O(g) اتم( )2H(g) اتم( برابراست با دو برابرانرژی پیوند O-Hزیرامولکول آب حاصل دارای دو پیوند O-Hمی باشد. ازکربن گازی شکل وهیدروژن اتمی همچنین اگردرواکنش زیرمولکول متان ) ( k عبارتست از تشکیل چهار پیوند C-H گازی شکل تشکیل شود 298 ‏ )C(g)  4H(g)  CH4 (g نکته :مقدارآنتالپی تشکیل وانرژی پیوند دریک مولکول برابر نیست و بین آنها اختالف وجوددارد به عنوان مث@@ال دو واکنش زی@@ر ک@@ه در یکی HClازاتمها و در واکنش دوم مولکول HClازمولکولها تشکیل می شود .مالحظه می شود که مقدار این دو واکنش با یکدیگرمتفاوت است ‏1  103kcal )H  (g)  Cl (g)  HCl(g ‏ 2  22kcal 1 1 )H2 (g)  Cl2 (g)  HCl(g 2 2 واکنش اول تشکیل مولکول HClازاتمهای هیدروژن وکلر . )(1 بیان کننده انرژی آزادشده برای تشکیل پیوند بنابراین کوواالنس HCl واکنش دوم تشکیل مولکول HClازمولکولهای پس تغییرات آنتالپی ) ( 2 درواکنش اخیرمربوط است به اختالف بین انرژی پیوند کوواالنسی در HClو انرژی پیوند کوواالنسی موجود در ‏2 ‏Cl2 و در با توجه به مطالب فوق ،الزمه تشکیل دو مولکول عبارتستHاز :و Cl 2 ‏HClمولکولهای از 2 درCl ‏ Cl ‏ HوH مولکولهای دو جسم - aشکستن پیوند های مؤثر بر هم که مستلزم صرف انرژی است. - bتشکیل دو مولکول HClاز اتمهای حاصل – مقدار انرژی ‏H  Cl آزاد شده برابر است با دو برابر انرژی پیوند انرژی شبکه بلور های یونی انرژی بلور نمک طعام یا انرژی شبکه گرم از بلور حاصل از یونهای ‏Er  : تشکیل یک مولکول ‏ منفرد .و Cl ‏Na :سیکل بورن هابر محاسبه انرژی بین شبکه بلوری از داده های ترمودینامیکی طی مراحل تشکیل سیکلی. سیکل بورن هابر در مورد بلور های یونی ساده شامل یک مرحله مستقیم و یک مرحله غیر مستقیم. مرحله مستقیم :تشکیل بلور نمک طعام از اتم های سدیم جامد و مولکولهای کلر گازی به حالت پایدار. ‏H f  99KCal 1 )NaS  Cl2 (g 2 ‏H1 (کریستال یونی) ‏NaCl مراحل غیر مستقیم سیکل بورن هابر: .1تصعید سدیم جامد و تبدیل آن به بخار سدیم (Na(g .2تبدیل مولکول کلر به اتم کلر که مستلزم شکستن پیوند Cl-Cl است. .3آخرین مرحله ،ترکیب دو یون و تشکیل . >NaCl<sانرژی مبادله شده در این مرحله Erنامیده می شود. 1 HCl Cl 29KCal 2 H2H4 HCl   88KCal HSubNa 26KCal.Na(g) H5 HNa  117KCal H3 Na (g) مرحله آخر سیکل بورن هابر ‏ ‏ ‏Na (g)  Cl (g)  NaCl با توجه به تابع حالت بودن آنتالپی واکنش: ‏H1 H2  H3  H4  H5  Er سلواته شدن یا آبپوشی چیست؟ آبپوشی طبق نظریه هوک ل و اونس انگر عبارتس ت از تش کیل ی ک حالل قط بی ،آب ،و یونه ای آزاد ش ده ب ه فض ای متق ارن بین ‏ Clو Na به وسیله مولکولهای آب احاطه می صورتیکه یونهای شوند و تشکیل یک فضای متقارن می دهند که خنثی می باشد. پیروی کردن نیروی مسبب ایجاد چنین فضای متقارنی از قانون کولن و قابل محاسبه از رابطه ‏q1q2 ‏F ‏r2 فصل چهارم اصل دوم و سوم ترموديناميك هدف :معرفي اصول دوم و سوم و كاريردهاي آن اهداف رفتاري: تبديل گرما به كار و بازده تبديل ماشين گرمائي غير ممكن تبادالت خودي و غير خودي سيكل كارنو آنتروپي و تغييرات آن كاربرد اصل دومدر سيستم مجزا مفهوم ذره اي آنتروپي تغييرات آنتروپي در برخي از فرآيندها -اصل سوم ترموديناميك اصل اول ترمودینامیک = اصل بقای انرژی اگر انرژی از حالی به حالت دیگر تبدیل شود ،کل انرژی مقداری است ثابت و پایدار بنابراین : ‏u Q  W اصل اول ترمودیک بیان کننده رابطه بین کار و گرما و تبدیل آن دو به یکدیگر جیمز وات اولین کسی که به طور عملی گرما را به کار تبدیل کرد. اصل دوم ترمودینامیک در مورد تبدیل گرما به کار بازده یک ماشین عبارت است از نسبت کاری که ماش@@@ین ایجاد می کند به گرمایی که از منبع گرم دریافت می دارد. ‏Q2 :گرمای گرفته شده از منبع گرم : T2منبع گرم ‏Q1 :مقدار گرمای تحویل داده شده به منبع سرد ‏T1 :منبع سرد ‏W :مقدار کار انجام شده توسط ماشین توضیح ماشین گرمایی ‏T2 ‏a2 ‏a1 ‏T1  W Q2  Q1 وبازده ماشین برابر است با : ‏Q1 ‏R ‏1 ‏Q2 ‏Q2 ‏W طبق اصل بقای انرژی داریم : ‏R 1 بازده واقعی ماشین همواره کم@@تر از ی@@ک اس@@ت زی@@را ح@@داکثر بازده ‏Q 0 ‏Q  و برابر 1است آن هم در صورتی که باشد و این دو شرط عملی نیست . 1 2 ماشین :دستگاه مبدل انرژی از یک شکل به شکل دیگر مثال : ماشین گرمایی :مبدل گرما به کار موتور الکتریکی :مبدل انرژی برق به کار مکانیکی بدن انسان :مبدل کار شیمیایی به کار مکانیکی باطری :مبدل کار شیمیایی به کار الکتریکی ژنراتور برق :مبدل کار مکانیکی به کار الکتریکی براساس اصل تامسن و نظریه کلوزیوس : هرگز سیکلی ایجاد نمی شودکه در آن ماشین فقط از ی@@ک منب@@ع انرژی گرمایی دریافت و آن را به کاری معادل همان مقدار انرژی تبدیل کند . به بیان دیگر: مقدار کار حاصل همیشه کمتر از مقدار انرژی مصرف شده است . نکته :طبق اصل بقای انرژی مجموع جبری انرژی های تغییر حالت مقداری است ثابت . واکنش های خود به خودی می توانند به طریق برگشت پذیر و یا برگشت ناپذیر انجام شوند. نکته :البته برگشت پذیری در واکنش های خود به خودی به مفهوم ایجاد تعادل در سیستم نیست. ماکزیمم کار انجام شده حاصل یک تحول برگشت پذیر است. از نتایج مهم اص@@ل دوم ترمودینامی@@ک ،ش@@ناخت ت@@ابع ترمودین@@امیکی آنتروپی که بیانگر مراحل خودبخودی در پدیده ها است. اهمیت اصل دوم ترمودینامیک : تکمیل اصل اول و رفع کمبودهای اصل اول برای تشریح پدیده های انجام شده در طبیعت. سیکل کارنوشامل دومنبع است که محتوی یک گاز یایک سیال هستند: -1منبع سردبادمای T1 -2منبع گرم بادمای ‏T2 Uو Vت@@@ابع حالت هستندومقدارآنهابس@@@تگی ب@@@ه حالت ابت@@@دایی و انتهایی سیستم دارد. سیکل حاصل مجددا به حالت اول خ@@@ود برمیگردد و ابت@@@دا و انتهای سیستم یکی است و تشکیل یک سیکل بسته را می دهد. بنابراین H 0وU 0 مراحل سیکل برگشت پذیرکارنودریک سیلندرdT 0 : -1انبساط ایزوتوم ،دردمای ‏T2 -2انبساط آدیاباتیک تارسیدن به دمایT1 -3تراکم ایزوتوم دردمای ‏T1 -4تراکم آدیاباتیک تارسیدن به دمای ‏T2 :مرحله ایزوترم انبساط P A Q2 B T2 D Q=0 T1 Q1 A B Q=0 C C D V dudq dw dq dw0 dq p.dv0 dq p.dv nRT p V VB dq nRT p VB dqnRTln VA : Q2گرمای جذب شده توسط سیستم از چشمه گرمایی جریان انبساط در دمای ثابت . ‏Q1 :گرمای داده شده به چشمه گرمایی بازده ماشین :قسمتی از کار تبدیل شده محاسبه : 1 درTاثر تراکم ایزوترم . ‏Q2 جذب شده در دمای باالتر ‏Q2  Q1 بازده ‏ ‏Q2 ‏Q2 ‏W درT 2 بهT که 2 با در نظر گرفتن برگشت پذیر بودن سیکل مراحل انجام شده ،کار مبادله شده کار ماکزیمم است . ‏T2  T1 ‏T2 ‏ ‏ maxW ‏Q2 بازده ‏VB ‏ W Q2  RT2 ln ‏VA ‏VD ‏ W1 Q1  RT1 ln ‏VC ‏V ‏T1 ln D ‏VC ‏Q1 ‏ ‏Q2 ‏VB ‏T2 ln ‏VA توضیح کار یخچال ‏T2 ‏a2 ‏a1 ‏T1 دستگاه سرد کننده (یخچال) = سیکل معکوس سیکل ماشین کارنو و ‏Q1  Q2 دارای راندمانی بزرگتر از واحد .یعنی بازده یخچال : ‏Q1 ‏R 1 ‏Q2 آنتروپی -یک تابع حالت جدید ‏Q2 Q1 ‏ 0 ‏T2 T1 یا ‏Q2 Q1 ‏ ‏T2 T1 عبارت دیگر در سیکل برگشت پذیر ماشین کارنو : ‏Qrev ‏ T 0 ابطه فوق معیاری است جهت تعیین تابع حالت. Qrev = Tتابع حالت در سیکل برگشت پذیر ماشین کارنو بر اساس اصل برگشت پذیری ،هر مرحله سیکل می تواند به سیکل های کccارنو بی نهccایت کوچccک تقسیم شود که در هر یک از این سیکل ها رابطccه زیر معتبر است . ‏Qrev ‏ T 0 تشکیل یک سیستم بسته رابطه زیر را می دهد که به ابتدا و انتها منتهی شده و به مسیر بستگی ندارد و در نتیجه ds=0 ‏dQrev ‏ T 0 از آنجا که می توان هر تحول برگشccت پccذیر را بccه تعداد بسیار زیاد سیکل کارنو تبدیل کccرد در نتیجccه مفهوم فوق در باره هر عمل برگشت پذیری قابل قبccول اسccت و و معادلccه فccوق از مشخصccات تccابع حالت می باشد . چنین تابع حالتی را با عالمت Sنشان و به آن تابع آنتروپی گویند .داریم : ‏dQrev ‏dS ‏T ‏dQrev ‏Tیک دیفرانسیل کامل است . اگر dSdQrev Tباشد باید در کنار dQعالمت برگشت پذیر نوشته شود زیرا اگر dQبرگشت پذیرdQ T نباشد آنتروپی نیست . عبارت با توجه به اینکه مراحل برگشت پccذیر تحccول از همccان نقطccه ای کccه آغccاز می شccود بccه همccان نقطه ختم می شccود ، ‏Qrev عبccارت اسccت از مقدار کامل انرژی حرارتی مبادله شده. سبه عدم تساوی یا نامساوی کلوزیوس بccا توجccه بccه اینکccه رانccدمان یccا بccازده هccر سccیکل برگشت ناپccذیر کوچکccتر از بccازده سccیکل برگشccت پذیر کارنو می باشccد کccه بین همccان دو دمccا انجccام می پذیرد لذا : ‏Rrev  Rirrev ‏Q2  Q1 T2  T1 ‏ ‏Q2 ‏T2 و یا ‏ ‏Q1   T1  ‏ 1 ‏   1 ‏ ‏ Q2   T2  بنابراین : (سیکل برگشت ناپذیر کارنو( ‏Q2 Q1 ‏ ‏T2 T1 با تقسیم یک سیکل کلی بccه مراحccل کوچccک برگشccت ناپccذیر ،بccرای مجموعccه این سccیکل هccای کوچccک می توان نامساوی کلوزیوس را نوشت : ‏dQ ( برگشت نا پذیر) T  0 نزدیکی به مرحله برگشت پذیری : ‏dQ ‏T 0 ‏cیرات آن یccا ‏c تغی ، ‏cت ‏c اس ‏cالت ‏c ح تابع آنتروپی چون ‏S مربوط به تحول یک سیستم فقط به حالت ابتccدایی و انتهccایی سیسccتم وابسccته بccوده و مسccتقل از راه طی شcccده اسcccت ،این موضcccوع در واکنش هcccای برگشت پذیر و برگشت ناپذیر صادق است . اربرد اصل دوم در مورد سیستم ایزوله( منفرد) منفرد سیستم فاقد هرگونه مبادله گرمایی با محیط خار در سیستم برگشت پذیر منفرد یا ایزوله تغییرات آنتروپی ناچیزQrev 0 ‏ بودS  خواهد 0 و در نتیجه زیرا در سیستم برگشت ناپذیر منفرد یا ایزوله مقدار گرما صفر ولی آنتروپی افزایش می یابد . ت این اصل با نا مساوی کلوزیوس امکان پذیر است . ‏dQ ‏T 0 ‏B ‏A با توجه به شکل: ‏B ‏dQirrev A dQrev ‏ ‏0 ‏ ‏T ‏T ‏A ‏B در یک سیستم مجرد تنها مرحله انجام ناپذیر آنست که آنتروپی منفی باشد. آنتروپی جهان رو به افزایش است . طبق اصل دوم ترمودینامیک : ‏Qrev ‏T جهانdS در مورد تابع فوق می توان گفت : ک مرحله برگشت پذیر ،آنتروپی جهان آفرینش ثابت است ر یک مرحله برگشت ناپذیر ،آنتروپی جهان افزایش می ی آنتروپی جهان هرگز کم نمی شود. انجام نشدن خودبخودی مرحله ای که در باشد . ثابت و ‏Qrev آن دماS  ‏T برابر است با یعنی تغییرات آنتروپی کل Ssum و آنتروپی سیستم ،یعنی مجموع جبری آنتروپی ‏ ‏S ‏Sinviroment ‏system و یا : محیط یا ‏Ssum Ssystem Sinviroment0 مقدار کاهش آنتروپی یک سیستم باز که با یک افزایش جبران شده است حداقل برابر است با تغییر آنتروپی محیط. آنتروپی سیکل کارنو: ‏S SAB  SBC  SCD  SDA 0 تابع آنتروپی را می توان به عنوان معیاری جهت سنجش احتمال انواع توزیع اتمها در یک سیستم به کار برد .یعنی هر چه احتمال ( ) بیشتر باشد آنگاه آنتروپی نیز بیشتر است. ‏S k ln ‏ 16 ‏k 1.380410 R ‏k ‏N Kضریب ثابت بولتزمن = = احتمال توزیع ‏S = آنتروپی سیستم رابطه بولتزمن ،مقدار افزایش Sm را آنتروپی یا تشکیل A  ‏B تعیین می کند. محلول جامد برای محلول nA (N  n)B  nA , (N  n)Bنوع واکنش یعنی اگccر nاتم از جسccم Aو ( )N-nاتم از جسccم Bتشکیل یک محلول جامد بدهند ،محلccول حاصccل دارای nاتم و ( )N-nاتم از Bخواهد بود. آنcccتروپی مcccاکزیمم بcccرای دو اتم در حال ترکیب : ‏Sm  SA B  SA  SB در صورتی که محلول خالص باشد: ‏Sm k lnPA B در بعد میکروسکپیک ( در حالتی که حرف از مولکول در میان باشد) ‏Sm k NlnN  nlnn  (N  n) ln(N  n) نتروپی محلول های جامد ‏Sm  R xA lnxA  (1 xA ) ln(1 xA ) در گاز های کامل تغییرات انرژی درونی در یک تحول ایزوترم صفر است (.قانون ژول) ‏U Qrev  Wrev 0 در نتیجه : ‏Qrev  Wrev  Pdv ‏nRT ‏P ‏V روش محاسبه کار برگشت پذیر انجام شده در اثر انبساط ایزوترم یک مول گاز کامل : ‏V2 ‏Wrev  RTln ‏V1 روش محاسبه تغییرات آنتروپی مربوط به انبساط ایزوترم یک مول گاز کامل: ‏V2 ‏S  Rln ‏V1 واحد آنتروپی: ‏j molk یا ‏U.e 1Cal molk اگر انبساط ایزوترم مربوط به nمول از گاز کامل باشد کار انجام شده و همچنین گرمای مبادله شده nبرابر است با : ‏V2 ‏Qrev nRTln ‏V1 بر این تغییرات آنتروپی نیز nبرابر خواهد شد .یعنی : ‏V2 ‏S nRln ‏V1 پی به عنوان تابعی از دو متغیر دما و حجم اگر آنتروپی را تابعی از دو متغیر دما و حجم بدانیم دیفرانسیل کامل آن بر حسب این دو متغیر به صورت زیر نوشته می شود: ‏ S  ‏ S  ‏dS  .dT   ‏ dV ‏ T  V ‏ V  T :با توجه به اصل اول ترمودینامیک dU Q  W dU TdS PdV P dS dU  dV T T 1  U   U  dU   .dT    .dV  V  V  V  T  U  ‏dU CV dT   ‏ dV ‏ V  T ‏dT 1 ‏ U   ‏dS CV   P   ‏  dV ‏T ‏T ‏ V  T  اگر فرايند در حجم ثابت انجام گیرد آنگاه رابطه فوق برابر صفر می شود . CV  S     T  T  V 1  S   U      P    V  T T   V  T  S2 T2 1 1 S dST CV dT T x 1  U     p    x T  V  T  مقدار آنتروپی : گاز غیر ایده آل (گاز حقیقی( ‏dT a ‏dSCV ‏ dV ‏T x گاز ایده آل : ‏T2 ‏V2 ‏S CV ln  Rln ‏T1 ‏V1 یر آنتروپی در یک مرحله برگشت ناپذیر چون آنتروپی تابع حالت اسccت ،لSc ‏cذا مقccدار بین دو حccالت ابتccدایی و انتهccایی در یccک مرحلccه برگشت پذیر و برگشت ناپذیر یکی است . برای محاسبه تغییرات آنتروپی در مرحله برگشت ناپذیر باید مرحله برگشت پذیر را محاسبه کرد .یعنی ‏Qrev ‏dS ‏T انجام واکنش خودبخودی در یccک سیسccتم مccنزوی باعث افزایش آنتروپی می شود. تغییرات آنتروپی مربوط به تغییرحالت جسم خالص انواع تغییر حالت جسم خالص: . 1تغییر آلوتروپی :تبدیل یک جسم جامد در دمای مشخص@@ی از ی@@ک حالت متبلور با ساختمان بلوری مش@@خص ب@@ه ی@@ک حالت متبل@@ور دیگر مثًال؛ تبدیل گوگرد اورتورمبیک به گوگرد منوکلینیک . .2تصعید یک جسم :این تغییر حالت ها مستلزم تبادل گرما است و چون گرما در دمای ثابت مبادله می شود داریم : ذوبH ذوبT ذوبS تغییرات آنتالپی جسم خالص در اثر تغییر دما – انbbbدازه گیری گرما سنجی گرم کردن جسم خالصی که دارای حالت کریستالی و در دمای صفر مطلق است باعث افزایش دمای جس@@@م و نهایت@@@ًا با افزایش آن@@@تروپی همراه است .و تا نقطه ذوب ادامه دارد . تغییر حالت در نقطه ذوب مربوط به تغییر حالت جامد به مایع است. با گرم شدن جسم در حالت مایع آنتروپی آن تا رسیدن به نقطه جوش افزایش می یابد. در نقطه جوش آنتروپی مربوط به تغییر حالت مایع به بخار است تا رسیدن به دمای Tو تغییر آنتروپی مربوط به حالت بخار. Tذوب S S T  S 0    0 Tجوش T ذوب CP  جامد H ذوب dT   T Tذذو   CP l  Hتتبخئر CP  بخار dT   dT T T Tتتبخئر T  T  جوش :به خاطر داشته باشید که dH TdS VdP توجه :انبساط آدیاباتیک گازها باعث کاهش دما می شود. نظریه ژیوک در رابطه با کاهش دما :غیر مغناطیس کردن آدیاباتیک اجسام جهت کاهش دما Cو به علت عدم دسترسی به صفر نکته : 1طبق اصل سوم ترمودینامیک ‏P در این دما امکان پذیر نیست. مطلق اندازه گیری نکته : 2در صفر مطلق آنتروپی به سمت صفر میل می کند . اصل سوم ترمودینامیک آنتروپی هر جسم خالص ساده یا مرکب به شکل بلور کامل در صفر مطلق صفر است. نتیجه :از آنجا که تمام مولکولها در شبکه های بل@@وری و مح@@ل برخ@@ورد خط الراس ها در یک کریستال در تعادل کامل هستند و هیچ گون@@ه تغی@@یر و جابه جایی ندارن@@د ،می ت@@وان گفت در ص@@فر مطل@@ق نظم کام@@ل برقرار است . مثال :محاسبه تغی@@یر آن@@تروپی در تش@@کیل اس@@تیلن و ات@@ان در شرایط استاندارد . استیلن )2Cgrafit  H2( g) _ C2H2( g ‏S f 298K  C2 H2   S 298K C2 H2   2S 298K (C)  S 298K H2  ‏S f 49.99 (1.2  31.21) 17.43Cal mol.k. 2Cgrafit  3H2( g)  C2H6( g) )(اتان S f 298K (C2H6 ) S 298K C2H6   2S 298k (C)  3S 298K (H2 ) S f 54.8  (1.2  93.63)  40.03Cal mol.K معادالت اساسي در ترموديناميك و کار -انرژی گیبس ،انرژی هلمولتز و تعادل هدف :معرفي كار برگشت پذير و ماكزيمم كار مفيد؛ معادالت ماكسول؛ اثر متغير هاي ترموديناميك روي كميت هاي ترموديناميكي؛ فوگاسيته و ضريب اهداف رفتاري: محاسبه ماكزيمم كار مفيد معادالت اساسي و معادالتماكسول اثر دما روي آنتالپي فرايند اثر فشار روي آنتالپي فرايند تغيير انرژي آزاد تعريف پتانسيل شيميا يی مفهوم فيزيكي تغييرات انرژي آزاد فوگاسيته و كاربرد آن در گازهايحقيقي کار -انرژی گیبس ،انرژی هلمولتز و تعادل کار برگشت پذیرکار ماکزیمم است کار حاصل از یک عمل برگشت پذیر همیشه بزرگتر از کار بدس@@ت آمده از یک عمل برگشت ناپذیراست. ماکزیمم کار مفید انبساطW W  W در تبدیل انرژی مقداری کار مفید عالوه بر کار انبساط حاصل می شود. ظ@@اهر ش@@دن ک@@ار مفی@@د ب@@ه ص@@ورت های مختل@@ف از جمل@@ه ک@@ار الکتریکی یا هر نوع کار دیگری ح@@@تی عم@@@ل انبساط یا تراکم در سیستم دیگری واکنشی که در حجم ثابت انجام شود :  0انبساطW ماکزیمم کار مفید در SوVثابت ،انرژی اگر شرایط مرزی سیستم شامل Sو Vثابت باشد: ‏dW du در حجم و آنتروپی ثابت ماکزیمم ک@@ار مفی@@د در ی@@ک سیس@@تم براب@@ر تغیرات انرژی درونی سیستم بر حسب ق رارداد ک ار داده ب ه سیس تم ب ا عالمت منفی اس ت و مفهوم آن این است که اگر سیس تمی در حجم ث ابت ک ار انج ام دهد انرژی درونی سیستم کاهش می یابد. ‏dW  dU (داده شده توسط سیستم) ماکزیمم کار مفید در Sو pثابت ،آنتالپی ماکزیمم کار مفید در تحولی ک@@ه در فش@@ار و آن@@تروپی ث@@ابت انجام شود برابر است با کاهش آنتالپی سیستم. ماکزیمم کار مفید در Tو Vثابت ،انرژی هلمولتز ماکزیمم کار مفید در سیستمی که حجم و دمایش ثابت باشد برابر است با کاهش انرژی هلمولتز در ان سیستم. ماکزیمم کار مفید در Tو Pثابت ‏dW (dU  TdS pdV) d(U  PV  TS) dG تابع( )U+PV-TSبه نام های تابع گیبس یا پتانس@@@یل گیبس ،یا انرژی آزاد گیبس ،یا انرژی گیبس و باالخره به ن@@ام آنت@@الپی آزاد نامیده می شود عالمت آن Gاست. ‏G=U+PV-TS ‏G=H-TS=A+PV آنتالپی آزاد در یک تحول انجام شده در دما و فشار ثابت براب@@ر با ماکزیمم کار مفید حاصل از آن سیستم. آنتالپی آزاد ( )Gو انرژی آزاد هلمولتز ( )Aهر دو تابع حالت هستند. تفاضل آنها یعنی PVنیز تابع حالت است. نامساوی کلوزیوس ‏dQ TdS0 معادالت اساسی ‏U ‏H ‏A ‏G ‏S انرژی درونی آنتالپی انرژی آزاد آنتالپی آزاد آنتروپی و یا ‏TdSdQ dH = TdS+ VdP dA = - SdT- PdV dG = – SdT + VdP S P ( )U  V T V  S ( )A  T P S V ( )H  P T P S ( )G  T V کاهش دادن مشتقات CP ( H S dS dT ) P T( ) P  CP T( )P  CP .dT T.dS dSCp . T T dT T CV ( U S S dT )V T( )V  CV T.( )V  CV .dT T.dS dSCV . T T T T 1 V   ( )P V T x  1 V ( )T V P ضریب انبساط هم فشار ضریب تراکم پذیری هم دما U ‏ ( )T  P  T ‏V ‏x عبارت فوق در گاز ه??ای ای??ده آل براب??ر ص??فر زی??را ان??رژی درونی گاز در دمای ثابت تابع تغیرات حجم و فشار نیست. ولی برای گاز های حقیقی و همچنین مایعات و جامدات مقدار ان صفر نیست. V 2 P ‏CP  CV  T( ) P ( )T ‏T ‏V اگر دما به سمت صفر میل کند ‏CP  CV 0 بنابراین در صفر مطلق ‏CP CV در گازهای کامل ک??ه ان??رژی درونی را مس??تقل از تغ??یرات حجم و فشار فرض می کنیم ‏CP  CV  R بستگی آنتالپی آزاد با نسبت ترکیب شیمیایی – پتانسیل شیمیایی در جسم خالص آنتالپی آزاد به دو متغیر Pو Tبستگی دارد در یک سیستم چند جزئی آنتالپی آزاد عالوه بر فشار و دما به نسبت ترکیب شیمیایی اجسام شرکت کننده در واکنش نیز بستگی دارد گیبس؛ ‏G ) p.T.nj ‏ni عالمت  (را به نام پتانسیل شیمیایی نامیده و آن را با نشان داده است پتانسیل شیمیایی در حقیقت آنتالپی آزاد مولی جزئی نامیده می شود. ‏dG VdP SdT i  i dni dG VdP SdT i  i dni Setیا TdSبرابر انرژی گرمائی ‏VdPیا PdVبیانگر کار یا انرژی مکانیکی ‏dn یا nd از نوع انرژی شیمیایی انرژی شیمیایی :کار حاصل از یک واکنش شیمیایی ،شبیه کار الکتریکی که از یک واکنش شیمیایی انجام شده در یک باطری حاصل می شود. آنتالپی آزاد :ی??ک کمیت مق??داری ک??ه ب??ا اف??زایش تع??داد م??ول های سیستم مقدار آن به همان نسبت افزایش می یابد. برای جسم خالص نیز پتانسیل شیمیایی به کار می رود .زیرا در دما و فشار ثابت تغیرات آنتالپی آزاد سیستمی که شامل جسم خالص باشد به تعداد مول های سیتم بستگی دارد. پتانسیل شیمیایی یک کمیت مولی جزئی که بس@@تگی ب@@ه ج@@ز م@@ولی هر یک از اجزا در مخلوط یکنواخت مورد نظر دارد. ‏U ‏H ‏A ‏G )S,V, ni ( )S, P, nj ( )T,V, nj ( )P,T.nj ‏ni ‏ni ‏ni ‏ni ( i  تعادل میان فاز ها شرط تعادل بین دو فاز ‏b ‏i ‏a ‏i ‏  تعادل در واکنش گرافیت – الماس گرافیت پایدار تر است اثر دما در آنتالپی آزاد  G T   G S  (G  TS)      2 2  T T T T     P اثر فشار بر آنتالپی آزاد P2 G  dG   P1 P2 RT dP  RTln P P1 V1 V2 G  RTln  RTln V2 V1 اگر فشار اولیه برابر یک اتمسفرباشد مقدار تغیرات آنتالپی آزاد ‏P ‏P ‏G T ‏G GTP  GT  RTln آنتالپی آزاد استاندارد در دمای Tمی باشد لذا: ‏G P T G T  RT lnP اگر nمولکول گاز ایده آل را در نظر بگیریم ‏P ‏G nG  GT nRTln ‏P ‏ ‏P ‏T آنتالپی آزاد و بررسی واکنش های شیمیایی در واکنشهای برگشت پذیر پتانسیل ش@@@@یمیایی دو طرف واکنش با ‏G هم برابراند در نتیجه واکنش ناچیزمی باشد. اگر تحولی خود به خود انجام ش@@ود تغ@@یرات آنت@@الپی آزاد تح@@ولی منفی است ‏G  0 اگر تحولی به طور خود به خودی انجام نش@@ود مفه@@وم آن این اس@@ت که ‏G  0 منحنی تغییرات آنتالپی آزاد یک واکنش شیمیایی حالت اول در این حالت واکنش هایی مورد نظر اس@@@ت ک@@@ه با افزایش آن@@@تروپی همراهند .و ض@@منًا واکنش گرمازا می باش@@د و خ@@ود ب@@ه خ@@ودی انجام میشود مثل آب اکسیژنه که به طور خود به خودی تفکیک حاصل می کند نمونه دیگری از ای واکنش@@ها اح@@تراق هی@@درو کربن ها ک@@ه ‏CO2 وآب می کند. ایجاد حالت دوم واکنش هایی که گرماگیر هستند و با کاهش آنتروپی همراهند در این واکنش 0ها G و واکنش غیر خود به خودی است حالت سوم واکنش هایی که گرمازا هستند ولی با کاهش آنتروپی همراه می باشد. در این ن@@وع واکنش ها دما نقش اساس@@ی را در جهت دادن واکنش ب@@ه سمت راست یا چپ ایفا می کند. G مثبت و واکنش غ@@@یر اگر دما از دمای تعادل فراتر رود مق@@@دار دمای تعادل از دما اگر عکس ب@@@ر و ش@@@ود می خ@@@ودی ب@@@ه خ@@@ود ‏H ‏ TS منفی کوچکتر می شود و مثبت از کوچکتر باشد جز ‏G منفی و واکنش خود به خودی انجام می شود. )2NH3( g ‏H  22/1kcal ‏N2( g)  3H2( g)  ‏S  47/ 4 cal k ‏G 298 H  TS  8Kcal )2NH3( g ‏H  22/1kcal ‏N2( g)  3H2( g)  ‏S  47/ 4 cal k ‏G 298 H  TS  8Kcal محاسبه نش@@ان می ده@@د ک@@ه این واکنش در k 298خ@@ود ب@@ه میH  ‏TS ش@@ود واکنش خودی اس@@ت ولی در دمای تعادل ک@@ه می 0 شودG.از اینجا دمای تعادل: تعادلی و ‏193 C ‏H  22100 ‏T ‏ ‏466/ 2K ‏S  47/ 4 این واکنش در 193C تعادلی می شود و اگر دما از این درج@@@@@ه افزایش یابد واکنش در فشار ثابت اتمسفر غیر خود ب@@ه خ@@ودی می ش@@ود ولی در دمای کمتر از 193kخود به خودی است ‏ حالت چهارم در این حالت در واکنش هایی بحث می شود ک@@ه گرماگیر هس@@تند ولی با افزایش آنتروپی همراه می باشند . محاسبه تغیر آنتالپی آزاد در یک واکنش شیمیایی –آنتالپی آزاد استاندارد آنتالپی آزاد تابع حالت است لذا تغیرات آنتالپی آزاد در یک واکنش برابر است با اختالف آنتالپی آزاد اجسام حاص@@@ل از واکنش و اجسام موثر بر هم. آنت@@الپی آزاد مرب@@وط ب@@ه ی@@ک واکنش ش@@یمیایی بس@@تگی ب@@ه حالت فیزیکی اجسام دما و فشار دارد. آنتالپی آزاد استاندارد تشکیل .1با استفاده از فرمول ‏ اندازهG RTlnkو گیری ثابت تعادل -2روش محاسبه به کمک فرمول ‏ ‏ ‏ ‏G H  TS در این فرمول Hبه کمک اندازهگیری کالریمتری بدست می آید. ‏ ‏ ‏S از اصل سو م ترمودینامیک و کاربر آن حاصل می شود ‏ محاسبهG لذا در هر دمایی امکان پذیر است.  ‏ ‏G واکنش های گ@@ازی اس@@ت ک@@ه از طری@@ق -3اندازه گیری مکانیک آماری انجام می شود. تغیرات آنتالپی استاندارد در یک واکنش ‏N ‏G  i Gf ‏i 1 ‏ ‏P1  ‏GF G f   RTln( 0   ‏P  ‏ * ‏ عبارت است از افزايش دقيق مولكول هاي گاز در واكنش تشكيل اجسام مركب از عناصر اوليه مفهوم فيزيكي تغيیرات آنتالپي آزاد انرژی مبادله شده بین سیستم و محیط خ@@ارج در بعض@@ی از واکنش های در حال انجام ممکن است عالوه بر انرژی مک@@انیکی از ن@@وع دیگر نیز باشد در یک پیل الکتریکی سیس@@تم با محی@@ط خ@@ارج انرژی الک@@تریکی مبادل@@ه می کن@@د آگر چ@@نین واکنش@@ی در دما و فش@@ار ث@@ابت انجام پذیردکار مبادله شده ی عالوه بر انرژی مکانیکی یا ‏W  PV ک@@ه در اثر تغ@@یر حجم سیس@@تم حاص@@ل می ش@@ود مق@@داری ک@@ار الکتریکی نیز در بر دارد ' ‏Wrev  PV  Wrev کار الکتریکی : ‏Welec nF..E اختالف پتانسیلی است که بین دو قطب پی@@ل برقرار می ش@@ود طب@@ق قواعد ترمودینامیکی چون ی@@ک پی@@ل جریان الک@@تریکی 'ایجاد می ‏Wrec باید منفی باشد کند و به محیط خارج کار می دهد پس ‏Welec  nF..E فوگاسیته ‏P ‏G  G  RTln  ‏P ‏ ‏P ‏    RTln  ‏P ‏ تابع فوگاسیته که توسط لوئيس پیشنهاد شد: ‏f ) G G RTln(  ‏P ‏ fفوگاسیته گاز نام دارد فوگاسیته دارای واحد فشار می باشد و باید آن را فش@@ار تص@@حیح شده نامید اگر فشار کاهش یابد و به سمت صفر می@@ل کن@@د گ@@از حقیقی ب@@ه سمت گاز ایده آل می@@ل می کن@@د و در این حالت فوگاس@@یته ب@@ه فشار گاز نزدیک می شود ک@@اربرد فوگاس@@یته ان@@دازه گ@@یری آنت@@الپی آزاد را در گازهای حقیقی آسان میکند ‏fi )  i   i  RTln(  ‏fi ‏ فوگاسیته یک ضریب ایده آل فشار است. محاسبه فوگاسیته در گازهای حقیقی ‏RT (r  ) V ‏P rمعیاری اس@@ت ک@@ه حالت غ@@یر ای@@ده آلی گ@@از را نش@@ان می ده@@د و عبارت اس@@ت از اختالف بین حجم م@@ولی از ای@@ده آل و حجم م@@ولی یک گاز حقیقی فوگاسیته گاز ایده آل ‏P 1 ‏rdP ‏ ‏RT 0 ‏ln f  lnP  چون در گاز واندوالس ‏ RT 2a ‏ )dV 2 3 )(V  b ‏V (dP  فوگاسیته گاز واندوالس ‏RT ‏b 2a ‏ ‏ ‏V  b V  b RTV ‏ln f ln ضریب فوگاسیته با توج@@ه ب@@ه این ک@@ه فوگاس@@یته فش@@ار ای@@ده آل نامی@@ده می ش@@ود. ضریب فوگاسیته: ‏f P فصل ششم تعادالت شيميائي و قانون جابجاشدن تعادل هدف :معرفي مفهوم تعادل شيميائي؛ ثابت تعادل و كاربردهاي آن اهداف رفتاري: مفهوم تعادل و ثابت تعادل محاسبه ثابت تعادل يك فرايندشيميائي تعادالت در فرايند هاي گازي قانون اثر جرم اثر دما روي تعادالت اثر فشار روي تعادالت اثر تغيير غلظت روي تعادالت -تعادل در واكنشهاي غير همگن محاسبه ثابت تعادل در یک واکنش تعادلی در حالت تعادل آنتالپی آزاد سیس@@تم در می@@نیمم و هیچ گونه پیشرفتی در واکنش حاصل نمی شود. ‏G ) P.T 0 ‏ ( برای بدست آوردن شرط تعادل ‏fi ‏ i   i  RTln  ‏fi ‏ بن@@ابراین ‏G 0 نسبت فوگاسیته جسم را به حالت استاندارد فوگاسیته به نام فعالیت ‏f شیمیایی می نامند یعنی ‏a ‏i ‏i ‏fi ‏ i   i  RTlnai  عبارت است از پتانسیل شیمیایی جسم در فعالیت واحد و تابع دما و فشار kثابت تعادل ترمودینامیکی نام دارد ‏D ‏b ‏a ‏ ‏b ‏a ‏ ‏acC ‏aa A B ‏k رابطه فوق نشان میدهد در دما و فشار مشخص ثابت تعادل مقداری است ثابت و فق@@ط ب@@ه خصوص@@یات ترمودین@@امیکی اجسام بس@@تگی دارد و مستقل از شرایط سینیتیکی و مکانیسم عمل است. چون در شرایط استاندارد ،پتانسیل شیمیایی اجسام م@@وثر ب@@ر هم و فراورده ها با انتالپی آزاد مولی انها برابر است لذا ‏G  RTlnk بررسی تعادل در سیستم گاز های کامل در چنین مخلوطی مانند گاز های ای@@@ده ال نیروهای بین مولک@@@ولی را صفر فرض می کنیم و هر یک گاز ها را مستقل از دیگری فرض می کنیم. ‏pi ‏   i  RTln  ‏Pi ‏ ‏ قانون اثر جرم ‏ GT ‏RT مقدارK P ‏K p(T ) e بستگی به تغیرات آنتالپی آزاد استاندارد سیستم دارد. iغلظت جسم iعبارت است از تعداد مول های جسم iدر واح@@د حجم سیستم یا به عبارت دیگر غلظت یک جسم برابر است با خارج فسمت تعداد مول های ان جسم بر حجم ک@@ل سیس@@تم و واح@@د ان ب@@ر حسب مول بر لیتر می شود ‏ni ‏i  ‏V KC  K P (RT)  n K X ( p,T )  K P P  n  K X (P,T )  KC V n  اثر دما بر ثابت تعادل معادله وانت هوف  lnK P H  T ( )P  T RT2 معادله گیبس هلمولتز ‏ G T  ‏ (1 T  H ‏ ‏P اگر دو دمای T1و T2به هم نزدیک باشند به طریقی که در این ‏ ‏ ‏ ‏H ‏ ‏H مستقل از راTثابت فرض کردو یا محدوده دما بتوان دما فرض شود داریم: )K2 H  (T2  T1 ‏ln ‏ ‏K1 ‏RT1T2 با توجه به این معادل@@ه اگر تغی@@یرات ln kرا ب@@ر حسب T/1رس@@م کنیم یک منحنی خط حاصل می شود که در آن Sو H  واکنش ثابت هستند و به کمک منحنی ثابت می توان انها را ان@@دازه گیری کرد.  ‏ ‏H مستقل از دما نباشد و یا به عبارت دیگر ‏C P 0 باشددر این اگر صورت معادله گیبس هلمولتز به صورت زیر انتگرال گیری و مقدار ‏GT محاسبه می شود ‏ ‏ (G T  ‏ H  ‏ ‏  2 ‏ ‏T ‏T ‏ ‏P بنابراین: ‏H ‏T2 ‏T ‏  ‏T1 ‏G ‏T ‏ ‏dT ‏T2 ‏  H  ) ‏G ‏T (  اثر فشار بر ثابت تعادل ‏ lnK X ‏ n ( )T  ‏P ‏P ‏n  0 باشد لذا افزایش فش@@ار در سیس@@تم واکنش را در جه@@تی اگر هدایت می کند که حاصلش کاهش تعداد مول های سیستم است و باعث تعدیل افزایش فشار اعمال شده می شود.  lnK X ‏P اگر n  0باشد پس افزایش فشار افزایش می یابد. عددی است مثبت و اثر تغییر نسبت ترکیب در جابجایی تعادل 1 ‏aA bB cC  dD 2 ‏nC c nD d ) ( ) ‏X C X d D ‏N ‏N ‏KX  ‏  ‏N n ‏ ‏n ‏n ‏X AX B ( A ) a ( B )b ‏N ‏N ‏ ‏ ( تابعیK Xکه با n  0 واکنش یعنیAn باشد و مقدار یکی از اجسام طرف اول اگر ‏n ‏B ‏A افزایش می یابد یا مقدار یا Bرا در سیستم افزایش دهیم ‏n n شودnو چون افزایش جسم و کسر کوچک می n ‏D ‏B ‏d ‏b ‏C ‏A ‏c ‏a اضافی سبب افزایش کل موالریته سیستم می شود بنابراین N بزرگ می شود و nکوچک می شود و سبب کوچک شدن ‏N می شود ‏ ‏KX اگر n  0باشد و مقدار یکی از اجسام Cیا Dاضافه شود در این حالت دو تغییر متضاد در رابطه حاصل می شود زیرا افزایش ‏n n را بزرگnمی nکند و سبب افزایش Cیا Dکسر می شود ولی K X ‏D ‏B ‏d ‏b ‏C ‏A ‏c ‏a در مقابل افزایش این مواد سبب افزایش کل موالریته سیستم می ‏N n کوچک می شود و سبب کاهش شودزو در نتیجه K Xمی شود. اگر n  0 وبه یکی ازاجسام Aیا Bدر سیستم اضافه شود ‏KX شود و کسر يا ‏ n ‏N بزرگ می ‏ncC nd D ‏na A nb B ‏ ‏ کوچک می شود دراین حالت نیز اصل لوشاتولیه قادر ب@@ه توجی@@ه جاب@@ه جایی نیست . n  0 یکی ازNاجسام Cیا Dدر سیس@@تم اض@@افه ش@@ود در این و به اگر ‏n را حالت Kب@@زرگ می ش@@ود ل@@ذا ب@@رای ث@@ابت مان@@دن بای@@د ‏X کاهش داد یعنی واکنش طبق اصل لوشاتلیه در جهت 2عمل می کند که حاصلش از بین رفتن جسم اضافه شده به سیستم است. تغییر جز مولی در دما و حجم ثابت ‏ Kn V  n ‏ n ‏ncC nd D ‏KC  a b V ‏n AnB ‏ ‏ اگر به یکی از اجسامKدر واکنش اضافه شود سیستم ب@@ه طریقی عم@@ل ‏n ثابت بماند .یعنی در جهت از بین رفتن جس@@م اض@@افه می کند که شده .باالخره اگر در شرایطی که حجم ث@@ابت اس@@ت ب@@ه سیس@@تم ی@@ک جسم بی اثر اضافه شود چون هیچ یک از اجزای کسر تغ@@@یر نمی ‏KC کند بتابراین افزایش آن جسم تاثیری در تعادل نمی کند. تعادل در واکنش های شیمیایی ناهمگن تعادل شیمیایی در چ@@نین واکنش هایی م@@وقعی حاص@@ل می ش@@ود ک@@ه تمام اجسام شرکت کنن@@ده واکنش در ف@@از م@@ورد نظر وج@@ود داش@@ته باشند. در چنین واکنش هایی به مقدار ماده ف@@از مایع و یا جام@@د بس@@تگی ندارد اما در چنین تعادل هایی ب@@رعکس سیس@@تم های ت@@ک ف@@از ممکن است یا از بین رفتن با مصرف ش@@دن ف@@از جام@@د تعادل ب@@ه ی@@ک واکنش کامل تبدیل شود.

49,000 تومان