background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

Cykl Carnota

background image

 

 

źródło ciepła 

T

1

chłodnica 

T

2

pracujący układ

q

1

q

2

w

T

1

 > 

T

2

           

Schemat silnika 

cieplnego

Wydajność 

silnika 

cieplnego

background image

 

 

zbiornik ciepła 

T

1

ciało ochładzane 

T

2

pracujący układ

q

1

q

2

w

T

1

 > 

T

2

           

Schemat lodówki lub pompy 

cieplnej

wydajność 
lodówki 
idealnej

wydajność 
pompy 
cieplnej

background image

 

 

p

V

izoterma T

i

 = const ; q

i,elementarne

adiabata

           

Karnotyzacja dowolnego cyklu

background image

 

 

Entropia i druga zasada 

termodynamiki

Różniczka 

entropii

 

to 

stosunek 

elementarnego ciepła (różniczki ciepła) 
wymienionego  z  otoczeniem  w  sposób 
odwracalny do temperatury, w której ta 
wymiana nastąpiła.

def

odwracalne

dq

dS

T

background image

 

 

Entropia i druga zasada 

termodynamiki

ukladu

otoczenia

ukladu

otoczenia

dS

dS

0

S

S

0

+

D

+D

ukladu

otoczenia

ukladu

otoczenia

ukladu

otoczenia

gdy  dS

dS

0

gdy  dS

dS

0

gdy  dS

dS

0

+

>

+

=

+

<

Proces samorzutny, 
nieodwracalny

Stan równowagi, 
proces odwracalny

Proces niesamorzutny

background image

 

 

Entropia i druga zasada 

termodynamiki

dq

dS

T

dq

gdy  dS

T

dq

gdy  dS

T

dq

gdy  dS

T

>

=

<

Proces samorzutny, 
nieodwracalny

Stan równowagi, 
proces odwracalny

Proces niesamorzutny

Nierówność 
Clausiusa

background image

 

 

Molekularna interpretacja 

entropii

Entropia  jest  miarą  uporządkowania 
układu. 

miarę 

wzrostu 

nieuporządkowania entropia rośnie.

proces 

samorzutny

S > 0

stan 

nieuporządkowany

proces wymuszony, 

niesamorzutny

S < 0

 

stan uporządkowany

 

background image

 

 

samorzutne 
mieszanie 

mix

S

gaz A

n

A

 , V

A

gaz B

n

B

 , V

B

mieszanina

n

A

+n

B

 , V

A

+V

B

-

mix

S

rozdzieleni

mieszaniny

Mieszanie izotermiczno-izobaryczne gazów 

doskonałych

T = const   p = const

background image

 

 

przegroda 

diatermiczna

T

1

  >  

T

2

wyrównywanie 
temperatur - energie 
kinetyczne cząsteczek 
wyrównują się - 
proces samorzutny 

> 0

Adiabatyczne wyrównywanie temperatur

background image

 

 

Makrostan

  układu  to  jego  opis  poprzez 

podanie 

ogólnych 

parametrów 

układu 

(p,T,V,n),  a  w  efekcie  określenie  całkowitej 
energii układu.

Mikrostan

  układu  to  jego  opis  podający 

konkretne 

energie 

poszczególnych 

cząsteczek.

Prawdopodobieństwo  termodynamiczne

 

jest  to  liczba  określająca,  ile  mikrostanów 
realizuje dany makrostan.

1

1

1

i

i

N!

N!

W

N ! N ! N !

N !

=

=

� � �

Najbardziej trwały jest makrostan, którego 

prawdopodobieństwo termodynamiczne jest 

największe.

background image

 

 

Przykład obrazujący makrostan, mikrostany i 

prawdopodobieństwo termodynamiczne

Mamy cztery cząsteczki A, B, C, D i dwa poziomy 

energetyczne o energiach 

E

1

 i E

2

 (

E

1

 < E

2

)

background image

 

 

Podstawowy postulat termodynamiki 

statystycznej

S

1

  

W

1

S

2

  

W

2

+

S  W

1

2

1

2

S S

S

W W W

= +

=

background image

 

 

Postulat Plancka

B

S k lnW

=

background image

 

 

E

5

E

4

E

3

E

2

E

1

N

5

N

4

N

3

N

2

N

1

i

i

i

i

i

i

i

N

N const

E

N

const

N!

W

max

N !

=

=

=

� =

=

=

E

background image

 

 

S

T

stan 

stan 

przemiana 
adiabatyczna 

=0

przemiana 
izotermiczna

S = 

S

 

S

Nieosiągalność temperatury 0 K

background image

 

 

background image

 

 

T

T

p.f

.

T

o

0

o

.

f

.

p

T

T

dT

T

p

c

o

f

p

T

T

p

dT

T

c

.

.

'

T

p

c

Wyznaczanie entropii standardowej

background image

 

 

Wyznaczanie entropii standardowej

lnT

T

p.f

.

T

o

0

o

f

p

T

T

p

T

d

c

.

.

ln

'

o

.

f

.

p

T

T

T

ln

d

p

c

.

.

.

.

f

p

f

p

T

H

c

p

background image

 

 

Standardowe entropie 

Standardowa  entropia  reakcji

  jest 

różnicą  entropii  standardowych  czystych 
rozdzielonych 

produktów 

czystych, 

rozdzielonych  substratów,  pomnożonych 
przez 

odpowiednie 

współczynniki 

stechiometryczne. 

Dla 

jonów 

definiuje 

się 

standardowe  entropie  jonu

  jako 

entropie  tworzenia  jednego  mola 

całkowicie zsolwatowanych jonów w 

rozcieńczeniu 

nieskończenie 

wielkim  z  czystych,  rozdzielonych 

pierwiastków, 

przy 

czym 

standardowa  entropia  uwodnionego 

jonu 

wodorowego 

dowolnej 

temperaturze wynosi zero. 

background image

 

 

Zależności pomiędzy funkcjami 

termodynamicznymi

background image

 

 

Standardowa 

entalpia 

swobodna 

tworzenia 

związku 

chemicznego

 

to 

zmiana  entalpii  swobodnej  towarzysząca 
utworzeniu  1  mola  związku  z  czystych, 
rozdzielonych  pierwiastków  w  warunkach 
standardowych,  przy  czym  powstający 
związek  jak  i  pierwiastki  muszą  być  w 
najtrwalszej  w  tych  warunkach  odmianie 
termodynamicznej.  Standardowa  entalpia 
swobodna  tworzenia  pierwiastków  w  ich 
najtrwalszej  odmianie  termodynamicznej 
wynosi zero.

background image

 

 

Standardowa 

entalpia 

swobodna 

tworzenia  jonu

  to  zmiana  entalpii 

swobodnej  towarzysząca  powstaniu  1 
mola 

solwatowanych 

jonów 

rozcieńczeniu  nieskończenie  wielkim  z 
czystych,  rozdzielonych  pierwiastków  w 
warunkach 

standardowych. 

Standardowa 

entalpia 

swobodna 

tworzenia 

uwodnionego 

jonu 

wodorowego  w  dowolnej  temperaturze 
wynosi zero. 

background image

 

 

Standardowa 

entalpia 

swobodna 

reakcji

  (standardowa  zmiana  entalpii 

swobodnej  reakcji)  bądź  przemiany 
fizycznej  to  różnica  entalpii  swobodnych 
czystych,  rozdzielonych  produktów  i 
czystych,  rozdzielonych  substratów  w 
stanie  standardowym  w  tej  samej, 
określonej temperaturze. 

background image

 

 

S

T

H

G

Udziały decydujące o samorzutności 

procesów       przy p = const i T = const

background image

 

 

gaz 
doskona
ły

gaz 
rzeczywis
ty

hipotetyczny 
stan 
standardowy

l
o
t
n
o
ś
ć

ciśnienie

p

o

f

o

0

1

p

f

     

p

f

ln

RT

G

G

lim

0

p

o

o

m

m

Stan  standardowy

 

dla 

gazu 

rzeczywistego to stan 
gazu rzeczywistego w 
hipotetycznym  stanie 
pod 

ciśnieniem 

standardowym 

(10

5

 

Pa), 

określonej 

temperaturze,  gdyby 
zachowywał  się  on 
jak 

przy 

bardzo 

niskich 

ciśnieniach 

(przy 

ciśnieniu 

dążącym do zera). 

Sposób przyjęcia stanu standardowego dla 

gazu rzeczywistego

background image

 

 

p

0

+

_

p

0

p

p

0

p

dosk

rzecz

dp

p

1

z

dp

V

V

RT

1

ln

Wyznaczani

współczynni

ka lotności


Document Outline