1 Prawo Gay- Lussaca: gdy p=const to V/T= const czyli V1/T1= V2/T2=V3/T3=...= Vn/Tn= const Prawo Avogadra: Jeżeli w kilku zbiornikach o równych objętościach panuje jednakowe ciśnienie i taka sama temperatura to w każdym z tych zbiorników znajduje się taka sama ilośc cząstek gazu, pomimo że w każdym zbiorniku jest inny gaz Równanie Clapeyrona (gazu doskonałego i półdoskonałego) p*v=RT ale v=V/m czyli p*V/m=R*T - p*V=m*R*T gdzie R-stała gazowa, T - temperatura w stopniach Kelwina Ciepło właściwe: Kilogramowe ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg ciała o jeden stopień. Ilość ciepła potrzebana do ogrzania m kilogramów ciała o delta t = t2 - t1 stopni obliczamy wg - Q= m*c*(t2-t1) [J] Kilomolowe ciepło właściwe- ilośc ciepła potrzebna do ogrzania 1 kilomola ciałą o 1 stopień. Kilomolowe ciepło właściwe jest M rzy większe od kilogramowego ciepła właściwego.
I zasada termodynamiki : opierając się na zasadzie zachowania energii można bilans energii przedstawić jako Ed= delta Ew + Ez gdzie Ed - energia doprowadzona; a ciepło doprowadzone do układu : Q= delta U+L gdzie deltaU przyrost energii wewnętrznej, L- praca więc deltau= m*cv*delta T . Energia wewnętrzna gazu doskonałego i półdoskonałego zależy tylko od jego temperatury , a nie zależy od jego ciśnienia i objętościEntalpia- suma energii wewnętrznej i energii przetłaczania I= U+ Eprzetł. Eprzetł.= p*V I= U+ p *V. Praca techniczna i praca bezwzględna: w przypadkach w których czynnik do maszyny dopływa wykonuje w niej pracę i następnie z maszyny odpływa- interesowac nas będzie praca techniczna Lt
a) ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała o temperaturze niższej do ciałą o temperaturze wyższej b)tarcie jest przemianą nieodwracalną c) niemożliwe jest skonstruowanie prepetum mobile II rodzaju Perpetum mobile II stopnia: pracujący według zamkniętego obiegu silnik cieplny który pobiera ciepło tylko z jednego źródła o stałej temperaturze i w całości zamienia to ciepło na pracę mechaniczną nie powodując trwałcyh zmian w innych ciałach Entropia: Każdy układ zbudowany z różnego rodzaju substancji gromadzi energię cieplną w różny sposób, gdy temperatura jego wzrasta o 1 [K] . Zależność tą opisuje równanie d= D*q/T będoące jednocześnie formalną definicją entropii. W każdym układzie istnieją substancje o różnej entropii. Przyjęto że dla doskonałego ciała krystalicznego w temperaturze 0 [K] entropia wynosi 0 ( III zasada termodynamiki) i zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury (zasada wzrostu entropii)
Z zasady wzrostu entropii wynika: a) jeśli pi>0 to zjawiska nie odwracalne b) jeśli pi=0 to zjawiska odwracalne c) jeśli pi<0 to zjawiska
Stan równowagi dynamicznej: a) Zgodnie z regułą przekory (zasada LeChateliera z 1885 roku) jeśli na układ będący w stanie równowagi zadziała jakikolwiek bodziec zewnętrzny to układ ten dążyć będzie do zmiany stanu równowagi tak aby osłabić działanie tego bodźca b) stan równowagi układu może zostać zakłócony przez zmianę na przykład temperatury, stężenie, ciśnienia, itp. c) podwyższenie temperatury układu w stanie równowagi ułatwia przebieg tych reakcji w których ciepło jest pochłaniane natomiast utrudnia podczas reakcji w których ciepło jest wydzielane d) zmiana ciśnienia nie powoduje zmiany stanu równowagi układu jeżeli w czasie przebiegu reakcji nie ulega zmianie liczba cząstek 2AB A2+B2 ; natomiast powoduje zmianę położenia stanu równowagi (nie stałej równowagi) jeżeli w czasie przebiegu reakcji ulega zmianie liczba cząsteczek 2AB+B2 2AB2
Potencjał termodynamiczny: w układzie istnieją dwie siły które umożliwiają przemiany a mianowicie a) dążenie do zmniejszenia przez układ entalpii b) dążenie zwiększa prze układ entropii. Potencjał termodynamiczny delta G = delta H - T*deltaS gdzie S - entropia. Gdy wartość potencjału termodynamicznego a) jest ujemna, to występują sprzyjające warunki dla przebiegu reakcji chemicznych b) wynosi zero, to układ znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej c) jest dodatnia, to występują niesprzyjające warunki dla przebiegu reakcji chemicznych
Elektrolit (np. związek jonowy w roztworze wodnym lub stopiony związek jonowy) przewodzi prąd elektryczny, ale sam jest elektroobojętny - zawiera jednakową liczbę kationów i anionów.
Elektroliza- procesy zachodzące na powierzchniach elektrod podczas przepływu prądu (reakcje elektrodowe)Przebieg reakcji elektrodowych zależy od: a) własności chemicznych materiałów elektrod b) składników elektrolitu c) składników produktów reakcji d) natężenia prądu . Reakcja katodowa jest reakcja redukcji . Reakcja anodowa jest reakcja utleniania.Prawa Faradaya (elektrolizy) a) masa substancji wydzielonej na elektrodzie podczas elektrolizy w reakcji katodowej lub anodowej jest wprost proporcjonalna do ilości elektryczności przepływającej przez elektrolit b) masy różnych substancji wydzielone przez jednakową ilość elektryczności są proporcjonalne do równoważników chemicznych tych substancji. Pierwsze prawa Faradaya można przedstawić równianiem : m=k*Q gdzie m- masa substancji wydzielonej lub rozpuszczonej na jednej elektrodzie [g] ; Q - ilość elektryczności (ładunek elektryczny) [C]; k - równoważik elektrochemiczny. Ponieważ ładunek elektryczny Q można przedstawić jako iloczyn natężenia prądu przez czas jego przepływu Q= I*t zatem m=k*I*y gdzie I - natężenie prąduPrzemysłowe zastosowanie elektrolizy: a) wytwarzanie i rafinacja metali b) elekrolity otrzymywanie zwiazkow chemicznych c) utlenianie anodowe np. stopow aluminium d) powloki galwaniczne (elektrolityczne). W procesach elektrolitycznego osadzania metali ,przedmiot metalowy na którym ma być osadzona żelazna warstwa metalu stanowi katodę. Elektrolitem są roztwory wodne soli osadzonego metalu a anodami mogą być 1) płyty z metalu osadzonego (anody rozpuszczalne) 2) płyty z innego metalu lub grafitu nie ulegające rozpuszczeniu w elektrolicie (anody nierozpuszczalne) . Anody rozpuszczalne są stosowane w proceszach galwanicznych miedziowania, srebrzenia, złocenia, niklowania, cynowania, cynkowania. W procesach tych stężenie roztworu eletrolitu praktycznie nie ulega zmianie. Przy użyciu nierozpuszczalnych przeprowadza się np. . chromowanie lub złocenie. W procesach tych konieczne jest utrzymywanie stałego stężenia elektrolitu przez okresowe wprowadzanie do roztworu odpowiedniego związkuKorozja metali: a) korozją nazywa się proces niszczenia metali w skutek chemicznego lub fizykochemicznego oddziaływania środowiska b) niszczenie metalu rozpoczyna się od jego powierzchni i postępuje w głąb z różną szybkością c) produktami korozji są najczęściej tlenki lub wodorotlenki metalu d) reakcja tworzenia się tlenków i wodorotlenków metali przebiega egoztermicznie . W zależności od charakteru reakcji metalu ze środowiskiem korozyjnym korozję można podzielić na a) chemiczną b) elektrochemiczną. Korozja chemiczna jest to proces nieszczenia metali zachodzący na skutek bezpośredniego działania na nie suchych gazów, szczególnie w wysokich temperaturach, lub środowisk ciekłych do przewodzenia prądu elektrycznego. Korozja elektrochemiczna jest wywołana działaniem ogniw korozyjnych . Zachodzi ona pod wpływem działania elektrolitów na metal. Zależenie od środowiska rozróżnia się : a) korozje atmosferyczna b) korozje gazową w suchych przeważnie gorących gazach c) korozje wodą w której wyodrębnia się korozję w glebie tak zwaną korozję ziemną i korozję w wodzie morskiej. Na mechanizmy procesów korozyjnych wpływają różne czynniki , współdziałające z zasadniczym mechanizmem procesu. Mogą to być czynniki a)mechaniczne b) elektryczne c) biologiczne . Czynnikami mechanicznymi są naprężenia istniejące w metalu lub też powstające pod działaniem sił zewnętrznych. Czynnikami elektrycznymi są prądy błądzące powstające np. przez upływy prądu stałego z szyn tramwajowych lub kolejowych oraz uziemień urządzeń elektrycznych. Czynnikiem biologicznym są procesy życiowe mikoorganizmów- bakterii, grzybów, wodorostów, znajdujących się w glebie i wodach. Zależnie od charakteru zniszczenia korozyjnego rozróżnia się a) korozję ogólną: równomierna , nierównomierna b) korozję miejscową: plamowa, punktowa, wżerowa, międzykrystaliczna. Ustalono następujące jednostki szybkości korozji: a) jednostka ubytku masy jako ubytek metalu na m^2 i na dobę b) jednostka szybkości przeciętnego zużycia przekroju jako zmniejszenie wymiaru poprzecznego próbki w ciągu roku c) jednostka procentowa szybkości korozi definiowana jako procent zmiany badanej właśności fizycznej materiałów w ciągu jednej doby lub jednego roku.
Ochrona przed korozją elektrochemiczną: 1
1 Prawo Gay- Lussaca: gdy p=const to V/T= const czyli V1/T1= V2/T2=V3/T3=...= Vn/Tn= const Prawo Avogadra: Jeżeli w kilku zbiornikach o równych objętościach panuje jednakowe ciśnienie i taka sama temperatura to w każdym z tych zbiorników znajduje się taka sama ilośc cząstek gazu, pomimo że w każdym zbiorniku jest inny gaz Równanie Clapeyrona (gazu doskonałego i półdoskonałego) p*v=RT ale v=V/m czyli p*V/m=R*T - p*V=m*R*T gdzie R-stała gazowa, T - temperatura w stopniach Kelwina Ciepło właściwe: Kilogramowe ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg ciała o jeden stopień. Ilość ciepła potrzebana do ogrzania m kilogramów ciała o delta t = t2 - t1 stopni obliczamy wg - Q= m*c*(t2-t1) [J] Kilomolowe ciepło właściwe- ilośc ciepła potrzebna do ogrzania 1 kilomola ciałą o 1 stopień. Kilomolowe ciepło właściwe jest M rzy większe od kilogramowego ciepła właściwego.
I zasada termodynamiki : opierając się na zasadzie zachowania energii można bilans energii przedstawić jako Ed= delta Ew + Ez gdzie Ed - energia doprowadzona; a ciepło doprowadzone do układu : Q= delta U+L gdzie deltaU przyrost energii wewnętrznej, L- praca więc deltau= m*cv*delta T . Energia wewnętrzna gazu doskonałego i półdoskonałego zależy tylko od jego temperatury , a nie zależy od jego ciśnienia i objętościEntalpia- suma energii wewnętrznej i energii przetłaczania I= U+ Eprzetł. Eprzetł.= p*V I= U+ p *V. Praca techniczna i praca bezwzględna: w przypadkach w których czynnik do maszyny dopływa wykonuje w niej pracę i następnie z maszyny odpływa- interesowac nas będzie praca techniczna Lt
a) ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała o temperaturze niższej do ciałą o temperaturze wyższej b)tarcie jest przemianą nieodwracalną c) niemożliwe jest skonstruowanie prepetum mobile II rodzaju Perpetum mobile II stopnia: pracujący według zamkniętego obiegu silnik cieplny który pobiera ciepło tylko z jednego źródła o stałej temperaturze i w całości zamienia to ciepło na pracę mechaniczną nie powodując trwałcyh zmian w innych ciałach Entropia: Każdy układ zbudowany z różnego rodzaju substancji gromadzi energię cieplną w różny sposób, gdy temperatura jego wzrasta o 1 [K] . Zależność tą opisuje równanie d= D*q/T będoące jednocześnie formalną definicją entropii. W każdym układzie istnieją substancje o różnej entropii. Przyjęto że dla doskonałego ciała krystalicznego w temperaturze 0 [K] entropia wynosi 0 ( III zasada termodynamiki) i zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury (zasada wzrostu entropii)
Z zasady wzrostu entropii wynika: a) jeśli pi>0 to zjawiska nie odwracalne b) jeśli pi=0 to zjawiska odwracalne c) jeśli pi<0 to zjawiska
Stan równowagi dynamicznej: a) Zgodnie z regułą przekory (zasada LeChateliera z 1885 roku) jeśli na układ będący w stanie równowagi zadziała jakikolwiek bodziec zewnętrzny to układ ten dążyć będzie do zmiany stanu równowagi tak aby osłabić działanie tego bodźca b) stan równowagi układu może zostać zakłócony przez zmianę na przykład temperatury, stężenie, ciśnienia, itp. c) podwyższenie temperatury układu w stanie równowagi ułatwia przebieg tych reakcji w których ciepło jest pochłaniane natomiast utrudnia podczas reakcji w których ciepło jest wydzielane d) zmiana ciśnienia nie powoduje zmiany stanu równowagi układu jeżeli w czasie przebiegu reakcji nie ulega zmianie liczba cząstek 2AB A2+B2 ; natomiast powoduje zmianę położenia stanu równowagi (nie stałej równowagi) jeżeli w czasie przebiegu reakcji ulega zmianie liczba cząsteczek 2AB+B2 2AB2
Potencjał termodynamiczny: w układzie istnieją dwie siły które umożliwiają przemiany a mianowicie a) dążenie do zmniejszenia przez układ entalpii b) dążenie zwiększa prze układ entropii. Potencjał termodynamiczny delta G = delta H - T*deltaS gdzie S - entropia. Gdy wartość potencjału termodynamicznego a) jest ujemna, to występują sprzyjające warunki dla przebiegu reakcji chemicznych b) wynosi zero, to układ znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej c) jest dodatnia, to występują niesprzyjające warunki dla przebiegu reakcji chemicznych
Elektrolit (np. związek jonowy w roztworze wodnym lub stopiony związek jonowy) przewodzi prąd elektryczny, ale sam jest elektroobojętny - zawiera jednakową liczbę kationów i anionów.
Elektroliza- procesy zachodzące na powierzchniach elektrod podczas przepływu prądu (reakcje elektrodowe)Przebieg reakcji elektrodowych zależy od: a) własności chemicznych materiałów elektrod b) składników elektrolitu c) składników produktów reakcji d) natężenia prądu . Reakcja katodowa jest reakcja redukcji . Reakcja anodowa jest reakcja utleniania.Prawa Faradaya (elektrolizy) a) masa substancji wydzielonej na elektrodzie podczas elektrolizy w reakcji katodowej lub anodowej jest wprost proporcjonalna do ilości elektryczności przepływającej przez elektrolit b) masy różnych substancji wydzielone przez jednakową ilość elektryczności są proporcjonalne do równoważników chemicznych tych substancji. Pierwsze prawa Faradaya można przedstawić równianiem : m=k*Q gdzie m- masa substancji wydzielonej lub rozpuszczonej na jednej elektrodzie [g] ; Q - ilość elektryczności (ładunek elektryczny) [C]; k - równoważik elektrochemiczny. Ponieważ ładunek elektryczny Q można przedstawić jako iloczyn natężenia prądu przez czas jego przepływu Q= I*t zatem m=k*I*y gdzie I - natężenie prąduPrzemysłowe zastosowanie elektrolizy: a) wytwarzanie i rafinacja metali b) elekrolity otrzymywanie zwiazkow chemicznych c) utlenianie anodowe np. stopow aluminium d) powloki galwaniczne (elektrolityczne). W procesach elektrolitycznego osadzania metali ,przedmiot metalowy na którym ma być osadzona żelazna warstwa metalu stanowi katodę. Elektrolitem są roztwory wodne soli osadzonego metalu a anodami mogą być 1) płyty z metalu osadzonego (anody rozpuszczalne) 2) płyty z innego metalu lub grafitu nie ulegające rozpuszczeniu w elektrolicie (anody nierozpuszczalne) . Anody rozpuszczalne są stosowane w proceszach galwanicznych miedziowania, srebrzenia, złocenia, niklowania, cynowania, cynkowania. W procesach tych stężenie roztworu eletrolitu praktycznie nie ulega zmianie. Przy użyciu nierozpuszczalnych przeprowadza się np. . chromowanie lub złocenie. W procesach tych konieczne jest utrzymywanie stałego stężenia elektrolitu przez okresowe wprowadzanie do roztworu odpowiedniego związkuKorozja metali: a) korozją nazywa się proces niszczenia metali w skutek chemicznego lub fizykochemicznego oddziaływania środowiska b) niszczenie metalu rozpoczyna się od jego powierzchni i postępuje w głąb z różną szybkością c) produktami korozji są najczęściej tlenki lub wodorotlenki metalu d) reakcja tworzenia się tlenków i wodorotlenków metali przebiega egoztermicznie . W zależności od charakteru reakcji metalu ze środowiskiem korozyjnym korozję można podzielić na a) chemiczną b) elektrochemiczną. Korozja chemiczna jest to proces nieszczenia metali zachodzący na skutek bezpośredniego działania na nie suchych gazów, szczególnie w wysokich temperaturach, lub środowisk ciekłych do przewodzenia prądu elektrycznego. Korozja elektrochemiczna jest wywołana działaniem ogniw korozyjnych . Zachodzi ona pod wpływem działania elektrolitów na metal. Zależenie od środowiska rozróżnia się : a) korozje atmosferyczna b) korozje gazową w suchych przeważnie gorących gazach c) korozje wodą w której wyodrębnia się korozję w glebie tak zwaną korozję ziemną i korozję w wodzie morskiej. Na mechanizmy procesów korozyjnych wpływają różne czynniki , współdziałające z zasadniczym mechanizmem procesu. Mogą to być czynniki a)mechaniczne b) elektryczne c) biologiczne . Czynnikami mechanicznymi są naprężenia istniejące w metalu lub też powstające pod działaniem sił zewnętrznych. Czynnikami elektrycznymi są prądy błądzące powstające np. przez upływy prądu stałego z szyn tramwajowych lub kolejowych oraz uziemień urządzeń elektrycznych. Czynnikiem biologicznym są procesy życiowe mikoorganizmów- bakterii, grzybów, wodorostów, znajdujących się w glebie i wodach. Zależnie od charakteru zniszczenia korozyjnego rozróżnia się a) korozję ogólną: równomierna , nierównomierna b) korozję miejscową: plamowa, punktowa, wżerowa, międzykrystaliczna. Ustalono następujące jednostki szybkości korozji: a) jednostka ubytku masy jako ubytek metalu na m^2 i na dobę b) jednostka szybkości przeciętnego zużycia przekroju jako zmniejszenie wymiaru poprzecznego próbki w ciągu roku c) jednostka procentowa szybkości korozi definiowana jako procent zmiany badanej właśności fizycznej materiałów w ciągu jednej doby lub jednego roku.
Ochrona przed korozją elektrochemiczną: 1