curs 6 termodinamica

7/23/2019 Curs 6 Termodinamica

1/16

TermochimiaSl. dr. ing. Nicoleta Badea


2/16

Sistem termodinamic. Parametrii de stare

Sistemul termodinamic reprezint un ansamblu de corpuri ce potinteraciona icare, pentru a putea fi studiat, se izoleazimaginarde mediul exterior.

Faza este o parte dintr-un sistem, care are aceleai proprieti ntoate punctele sale icare este despritde restul sistemului printr-o suprafade separare.

Pentru caracterizarea sistemelor termodinamice se folosete un

ansamblu de mrimi,numiiparametrii termodinamici de stare sauvariabile de stare.


3/16

Parametrii de stare pot fi:

extensivi, depind de cantitatea de substan: m, n, energia

intern(U) , entalpia (H), energia liber(G), etc;

intensivi: T, P, V.

Sistemul termodinamic este caracterizat de o funcie de stare:

f (T, P, V) = 0.


4/16

Principiile termodinamicii

Termodinamica se bazeaz pe patru legi fundamentale numite principiitermodinamice.

Principiul 0

dou sau mai multe corpuri izolate diatermic sunt n echilibru termicdac au temperatura egal.

introduce parametru de stare: temperatura

T = t + 273, 15temp. exprimata in Kelvin

F = 9/5 t + 32temp. exprimata in Fahrenheit

texprimata in Celsiu


5/16

Princip iul I - (principiul conservriienergiei)

energia nu poate fi creat din nimic i nu poate fi anihilat, doar

transformat;

n orice sistem izolat cantitatea total de energie se menine

constant.

Consecinadirecta principiului I este imposibilitatea construirii unuiperpetum mobile de spea I, adico maincare sproducenergie

din nimic.

dU = Q + L (1)

U- energia interna, marime de stare, depinde numai de stare initiala si

finala a sistemului


6/16

Q- caldura;

Llucru mecanic

Q si L sunt marimi de proces, depind de starile intermediare prin caretrece sitemul.

Prin integrarea relatiei (1) se obtine:

U = Q + L (2)

(3)f

i

v

v

-pdv=- pdvL

Cazuri particulare:

Sistem adiabat (Q =0) U=L

Sistem inchis (U=0) Q = -L

Sistem izocor (dV =0) U=Q


7/16

Entalpia (H)marime de stare introdusa de principiul I

(4)

H= U+ pV (5)

dH= dU +pdV+Vdp (6)

Utilizand relatia (1) si expresia lucrului mecanic:

dH =Q + Vdp (7)

In cazul procesului izobar (p =ct) H= Q

f

i

H

f i

H

H dH H H


8/16

Aplicatii ale principiului I

Capacitatea calorica - cantitatea de cldur necesar pentru unsistem pentru a-icreste temperatura cu 1C, ntr-o transformare dat:

Cldurspecificc- cantitatea de cldurnecesarunitiide maspentru a-icreste temperatura cu 1C, ntr-o transformare dat:

Cldura molar C - cantitatea de cldur necesar unui mol desubstanta pentru a-i creste temperatura cu 1C, ntr-o transformaredat:

C = cM

unde: Qcantitatea de caldura;

mmasa substante; nnr. de moli de substanta;

Mmasa moleculara a substantei;Tinterval de temperatura

tmQc

QCn t


9/16

Relatia lui Robert Mayer:

Cp= Cv +R

Cv= f/2R

Rconstanta universala a gazelor

R = 8,314 J/molK= 1,987 cal/molK = 0,082 atm L/molK

f- nr. grade de libertate

2

p

P p

V

V p

H QC

T T

U QC

T T

Cp a bT cT


10/16

Legile termodinamicii

1. Legea lui Hess cldura de reacie nu depinde de starileintermediare prin care trece sistemul, numai de starea initiala si

finala a acestuia.

Pentru o reaciechimicexprimatprin ecuaiade forma general:

unde: A1, A2, Ai - reactani; A1, A2, Ai - produi de reacie;

1, 2, i, 1, 2, i -coeficienii stoechiometrici ai reactanilorrespectiv a produilor de reacie.

1 1

' ' ' ' ' '1 1 2 2 2 2i i i iA A A A A A


11/16

Legea lui Hess se poate exprima:

Entalpiile de formare ale elementelor in conditii standard

termodinamic sunt egale cu 0.

H > 0 , procesul este endoterm

H


12/16

Aplicaii ale legii lui Hess n tehnologii:

calculul efectelor termice pentru o reacie cu ajutorul efectelortermice cunoscute al altor reacii;

calculul efectului termic al unei reacii izobare folosind cldurile

de combustie;

calculul efectului termic din energiile legturilor chimice.

Aplicatii numerice:


13/16

2. Legea Laplace Lavoisieir - variaiaentalpiei ce nsoeteo

reaciechimicce se desfoarntr-un anumit sens, este egal

ide semn contrar cu variaiaentalpiei reacieiinverse.

A B

iH

dH

d B A

i A B

H H H

H H H

d iH H

A BH

H


14/16

3. Legea lui Kirchhoff variaia efectului termic al unei reacii cu

temperatura este egal cu variaia stoechiometric a capacitilor

calorice.

Se diferentiaza expresia legii lui Hess in functie de temperatura:

2

2 2

1

' '

' '

' '

/

variabilele si integrand se obtine:

H H

T f fi i

fi

p

Ti i

Tp

T T

T

H H HT

H H HT T

HC

T

HCp Cp

T

Separand

CdT

T


15/16

Aplicatie numerica:

1. S se calculeze entalpia reaciei 2CO CO2 + C la 1000 K i

presiunea de 1 atm. Se cunosc urmtoarele date termodinamice:

Substana H298, Kcal/mol Cp, cal/molK

CO -26,40 6,6 + 1,210-3T

CO2 -94,00 10,3 + 2,610-3T

C

2,7 + 2,810-3T

S se interpreteze rezultatul obinut.


16/16

Bibliografie

P. W. Atkins, Julio de Paula, Tratat de Chimie Fizic, Ed. Agir2005;

B. Popescu, M.D. Ionita, Chimie, Ed. Matrix Rom, 2005

E. Jurconi, C. Nicolescu, Chimie Generala. Profil tehnic, Ed.

Printech 2000;

D. Geana, Termodinamica Chimica. Teoria echilibrului intre fazesi chimic, Ed. Politehnica Press, Bucuresti, 2003;

E. Jurconi, B. Popescu, C. Nicolescu, D. Ionescu, Probleme de

chimie general, Ed. Printech 2000;

O. Landauer, D. Geana, O. Iulian, Probleme de chimie fizica, Ed.

Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982.

curs 6 termodinamica

Documents