Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Założenia i cele przedmiotu:
Wydział Nauk o Żywności
Øðopanowanie przez studenta podstawowych pojęć i praw z zakresu
chemii fizycznej,
CHEMIA FIZYCZNA
Øðpoznanie wybranych zjawisk fizykochemicznych,
Øðzaznajomienie siÄ™ z prostymi metodami badawczymi,
Wykład 1. Wielkości podstawowe i
Øðnabycie umiejÄ™tnoÅ›ci samodzielnego wykonywania pomiarów i
pochodne stosowane w chemii
interpretacji ich wyników.
fizycznej
Zgodnie z REGULAMINEM STUDIÓW, od 1 paz
dziernika 2012 r. w
dr Ewa Więckowska-Bryłka
SGGW obowiÄ…zuje system punktowy odpowiadajÄ…cy standardowi
Katedra Chemii WNoÅ»
ECTS (Europejski System Transferu i Akumulacji Punktów).
p. 2036
Przedmiotowi Chemia Fizyczna przypisano 3 pkt ECTS. Uzyskanie 3
Konsultacje:
pkt ECTS odzwierciedla osiągnięcie przez studenta założonych dla
tego przedmiotu efektów kształcenia, potwierdzone jego zaliczeniem.
" Åšroda godz. 10-11
" Pon 11-12
" Wtorek (sala 2065)
1 3
Kryteria zaliczenia przedmiotu: chemia fizyczna
dla studentów I roku kierunku Technologia żywności i żywienie
Efekty kształcenia uwzględnione w sylabusie przedmiotu
człowieka WNoŻ  studia stacjonarne
Chemia fizyczna to:
Program studiów dla studentów kierunku: technologia żywności i
żywienie człowieka Wydziału Nauk o Żywności przewiduje w II
qðstudent zna podstawowe prawa rzÄ…dzÄ…ce procesami fizycznymi i reakcjami
semestrze studiów dla przedmiotu Chemia Fizyczna 15 godzin wykładów chemicznymi
(7 tyg. x 2 godz. + 1 tydz. x 1 godz.) i 15 godzin ćwiczeÅ„ qðzna metody opisu przemian fizykochemicznych i chemicznych
laboratoryjnych (5 tyg. x 3 godz.). qðzna podstawowe metody i techniki instrumentalnej analizy fizykochemicznej i
chemicznej
qðwykorzystuje poznane zjawiska i równania do opisu oraz oceny wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
Ćwiczenia z chemii fizycznej są prowadzone na przemiennie grupami co
substancji
drugi tydzień (czyli przez 10 tygodni w semestrze) i rozpoczynają się:
qðopanowaÅ‚ umiejÄ™tność samodzielnego uczenia siÄ™
24 marca  gr. 9, 1, 5  sala 2010 , gr. 10, 2, 6  sala 2065
qðposiada umiejÄ™tność wykonania pomiarów, ich interpretacji i oceny
31 marca  gr. 7, 3, 11  sala 2010, gr. 8, 4, 12  sala 2065
wiarygodności
zgodnie z godzinami podanymi w tygodniowym planie zajęć.
qðzna podstawowe metody opracowywania i interpretacji danych
eksperymentalnych
Studenci wykonują ćwiczenia w zespołach 2 lub 3 osobowych (w
qðposiada umiejÄ™tność pracy samodzielnej i zespoÅ‚owej i jest odpowiedzialny za
każdej grupie 6 zespołów) według ustalonego harmonogramu (dla każdego
odpowiednie warunki i bezpieczeństwo własne i innych.
zespołu zaplanowano 5 ćwiczeń)
4
2
1
Do weryfikacji efektów kształcenia służy:
·ð Studenci, którzy nie uzyskajÄ… 50% możliwej liczby punktów z
1. ocena z 5 sprawozdań pisemnych z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych,
kolokwiów ćwiczeniowych, piszą kolokwium z całości materiału
ocenianych w skali 0-3 pkt;
związanego z wykonanymi ćwiczeniami po zakończeniu pracowni
9 czerwca 2015 r.
2. ocena z 5 kolokwiów pisemnych składających się z 2 pytań związanych z
wykonywanym w danym dniu ćwiczeniem przeprowadzanych podczas
·ð Studenci, którzy nie uzyskajÄ… 50% możliwej liczby punktów z
ćwiczeń laboratoryjnych, ocenianych w skali 0-5 pkt;
kolokwium wykładowego, piszą kolokwium poprawkowe z
całości materiału wykładowego w dniu 10 czerwca (środa) godz.
3. ocena z pisemnego kolokwium składającego się z 7 pytań z materiału
15-17 (aula III).
wykładowego, ocenianych w skali 0-5 pkt. Kolokwium to odbędzie się po
zakończeniu wykładów  13 maja 2015 r. (środa) godz. 15-17 (aula III i IV)
Ćwiczenia laboratoryjne są obowiązkowe i wszystkie
przewidziane w programie dla danego zespołu ćwiczeniowego
Dla każdego z tych trzech elementów określona jest maksymalna liczba punktów
muszą być wykonane praktycznie.
do uzyskania, tj.
1. 15 pkt., 2. 50 pkt., 3. 35 pkt. Razem 100 pkt.
5 7
Przedmiot zalicza student, który z każdego elementu uzyskał co
vð Zgodnie z ż 10 pkt. 2, 4 i 5 REGULAMINU STUDIÓW:
najmniej 50% punktów, tzn. odpowiednio: 1. 7,5 pkt., 2. 25 pkt.,
2. Obecność studenta na zajęciach innych niż wykłady jest obowiązkowa.
3. 17,5 pkt.
Student nie może mieć więcej niż 20% nieobecności na tych zajęciach -
bez względu na przyczyny.
Warunkiem zaliczenia przedmiotu i uzyskania 3 pkt. ECTS jest zaliczenie
4. Prowadzący zajęcia decyduje o sposobie i terminie wyrównania
wszystkich w/w elementów weryfikacji efektów kształcenia.
zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach.
Ocena końcowa z przedmiotu zależy od sumy wszystkich punktów:
5. Student, który nie uczestniczył w zajęciach i nie wyrównał zaległości w
50,5-60 pkt.  ocena 3,0; 60,5-70 pkt.  ocena 3,5;
sposób opisany w ust. 4, nie może uzyskać zaliczenia modułu.
70,5-80 pkt.  ocena 4,0; 80,5-90 pkt.  ocena 4,5;
90,5-100 pkt.  ocena 5,0.
üð Studenci przystÄ™pujÄ… do ćwiczeÅ„ przygotowani teoretycznie 
kolokwium piszą przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych.
vðZgodnie z ż 20 pkt. 3. REGULAMINU STUDIÓW:
W przypadku uzyskania w trakcie trwania semestru, w wyniku üð Wyniki pomiarów i ich opracowanie studenci przedstawiajÄ… w formie
przeprowadzenia określonych form weryfikacji efektów kształcenia
(jednego na zespół) pisemnego sprawozdania formatu A4 (cel
określonych w opisie modułu, ocen negatywnych studentowi
ćwiczenia, krótki wstęp teoretyczny, wykonanie ćwiczenia, wyniki
przysługuje jeden termin poprawkowy. Termin ten wyznaczany jest
pomiarów i ich opracowanie). Wszystkie sprawozdania muszą być
przez osobę odpowiedzialną za moduł i może zostać ustalony w
poprawnie opracowane i oddane !
terminie sesji zaliczeniowej.
Podręcznik: Eksperymentalna chemia fizyczna, praca zbiorowa, Wyd.
6 8
SGGW, Warszawa 2007, wyd. III zmienione
2
Nr grupy: 10
Wykaz ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej
SALA 2065
(numery ćwiczeń podano wg podręcznika "Eksperymentalna chemia fizyczna", praca
Zespół Imiona i nazwiska osób w Nr ćwiczenia wykonywanego
zbiorowa, Wyd. SGGW, Warszawa 2007, wyd. III zmienione).
zespole w dniu 24 03 15 godz. 8 -11
1  1. Wyznaczanie ciepła rozpuszczania, sala 2010
G 2 1
2  1. Wyznaczanie gęstości pary i masy molowej metodą Meyera, sala 2065
2  2a. Pomiar współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Ostwalda, sala 2065
H 2 2a
2  3. Wyznaczanie zawartości alkoholu etylowego w badanym roztworze, sala 2010
3  1. Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu octowego w układzie dwóch nie mieszających się
I 7 2
cieczy, sala 2010
4  1. Adsorpcja kwasu octowego na węglu aktywowanym, sala 2010
J 7 1
6  1. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy metodą polarymetryczną, sala 2010
7  1. Miareczkowanie konduktometryczne, sala 2065
K 8 1
7  2. Wyznaczanie klasycznej stałej dysocjacji z pomiarów przewodnictwa, sala 2065
8  1. Miareczkowanie potencjometryczne kwasu zasadÄ…, sala 2065
L 9 - 1
9  1. Oznaczanie grubości osadzonej powłoki miedzianej i wydajności prądowej elektrolizy, sala 2065
10  1. Kolorymetryczne oznaczanie stężenia jonów żelaza (III), sala 2010
9 11
Sala 2010
Sala 2065
Harmonogram ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej
Zespoły 2-lub 3-osobowe (6 zespołów w każdej z sal; w momencie rozpoczęcia
Rozkład zajęć z chemii fizycznej (we wtorki) dla studentów I roku kierunku
pracowni - w sali 2010 zespoły oznaczone literami A-F, w sali 2065  G-L)
Technologia żywności i żywienie człowieka WNoŻ (studia dzienne) od 24
marca (31 marca) 2015 r. do 14 kwietnia (21 kwietnia) 2015 r. - pierwsze
dwa tygodnie wg harmonogramu
Zespół
A B C D E F G H I J K L
Nr tygodnia
Sala 2010 Sala 2065
I
10 1 1 1 2 3 3 1 4 1 6 1 2 1 2 2a 7 2 7 1 8 1 9 1
Godz. Nr grupy ProwadzÄ…cy Nr ProwadzÄ…cy
II grupy
4 1 3 1 6 1 1 1 10 1 2 3 9 1 8 1 2 2a 2 1 7 2 7 1
8  11 9 (7) 10 (8)
III
dr B. Parczewska Plesnar dr E. Więckowska Bryłka
2 1 2 2a 7 2 7 1 8 1 9 1 10 1 1 1 2 3 3 1 4 1 6 1
IV
9 1 8 1 2 2a 2 1 7 2 7 1 4 1 3 1 6 1 1 1 10 1 2 3
11  14 1 (3) 2 (4)
dr B. Parczewska Plesnar dr E. Więckowska Bryłka
V
7 1 7 2 8 1 9 1 2 1 2 2a 6 1 10 1 1 1 2 3 3 1 4 1
14  17 5 (11) 6 (12)
dr B. Parczewska Plesnar dr E. Więckowska Bryłka
Kolor żółty  ćwiczenia wykonywane w
kolor zielony  w sali 2065
sali 2010
10 12
3
Wymagania kolokwialne związane z pytaniami z ćwiczeń:
1. Do każdego ćwiczenia obowiązuje materiał teoretyczny całego
IV. Układy jedno i wieloskładnikowe  wielofazowe.
rozdziału o takim numerze jak pierwsza liczba w symbolu
Przemiany i równowagi fazowe. Reguła faz Gibbsa. Roztwory. Prawo Henry'ego.
wykonywanego ćwiczenia i Pytania i zadania zamieszczone w
Napoje gazowane. Choroba kesonowa. Dyfuzja, osmoza. Rola ciśnienia
podręczniku po danym ćwiczeniu. Wyjątki dotyczą ćwiczeń z
osmotycznego w procesach biologicznych i w życiu człowieka. Konserwacja
rozdziału 2, gdzie obowiązuje materiał teoretyczny z poszczególnych żywności. Prawo Raoulta. Ebulio i kriometria. Destylacja i rektyfikacja. Prawo
podziału Nernsta i ekstrakcja.
części rozdziału, zgodnie z wymienionymi w ćwiczeniu wymaganiami
kolokwialnymi.
V. Zjawiska powierzchniowe. Adsorpcja i kataliza
Klasyfikacja procesów adsorpcji. Izotermy adsorpcji. Wykorzystanie procesów
2. W przypadku ćwiczenia 1 1 obowiązują również zadania z prawa
adsorpcji: metody chromatograficzne, jonity. Kataliza i reakcje enzymatyczne.
Hessa zamieszczone po teorii rozdziału 1 (np. zad. 48-54 ze str. 48-
Adsorpcja z roztworu i środki powierzchniowo czynne.
50), a przed ćw. 1 1.
VI. Koloidy
Wzór nagłówka do sprawozdania:
Układy dyspersyjne. Koloidy, ich klasyfikacja i właściwości. Metody
Nr i tytuł ćwiczenia:
otrzymywania i oczyszczania koloidów. Dializa. Właściwości optyczne koloidów
 nefelometria i turbidymetria. Punkt izoelektryczny. Elektroforeza. Koagulacja,
Imię i nazwisko osoby prowadzącej ćwiczenia:
denaturacja, peptyzacja. Żele, piany, emulsje (homogenizacja).
Data wykonania ćwiczenia Godz. Nr grupy Zespół Nazwiska osób Pkt za spr
studenckiej wykonujących ćw.
Uwagi
13 15
prowadzÄ…cego:
TEMATYKA WYKA
ADÓW:
I. Wielkości podstawowe i pochodne stosowane w chemii
VII. Metody analizy instrumentalnej
fizycznej
Klasyfikacja metod analizy instrumentalnej. Metody spektroskopowe 
Omówienie sposobu realizacji przedmiotu i kryteriów zaliczenia. Definicje,
klasyfikacja ze względu na sposób oddziaływania promieniowania
jednostki wg układu SI. Przeliczanie jednostek z zastosowaniem jednostek
elektromagnetycznego z materiÄ… i wykorzystywany w badaniach zakres
pod- i wielokrotnych dla wielkości podstawowych i ich pochodnych.
promieniowania. Zasada działania spektrofotometru. Spektroskopia
elektronowa i barwa związków kompleksowych. Prawo Lamberta - Beera i
II. Termodynamika. Termochemia.
jego zastosowanie w kolorymetrycznej metodzie oznaczenia stężenia
Układ, otoczenie, faza, stan, parametry stanu, funkcje stanu, zasady
kompleksu jonów żelaza (III) z kwasem salicylowym. Spektroskopia UV i IR
termodynamiki. Procesy odwracalne i nieodwracalne. Kryteria samorzutności
w analizie produktów pochodzenia naturalnego.
procesów. Równania Kirchhoffa. Prawo Hessa. Statyka chemiczna (prawo
działania mas, reguła przekory, izoterma i izobara van't Hoffa). Wyznaczanie
ciepła rozpuszczania.
VIII. Metody analizy instrumentalnej  cd.
Elektrochemiczne metody analizy instrumentalnej. Potencjometria  pomiar
III. PÅ‚yny.
pH i miareczkowanie potencjometryczne. Konduktometria i miareczkowanie
Sposób opracowania wyników pomiarów, sporządzanie wykresów i ich
konduktometryczne. Elektroliza i kulometria (metoda miareczkowania
interpretacja na przykładzie wielkości mierzonych i wyznaczanych podczas
kulometrycznego). Wykorzystanie metod elektrochemicznych w analizie
ćwiczeń laboratoryjnych.
produktów pochodzenia naturalnego.
Gazy: gaz doskonały, równania gazu doskonałego, ciepło molowe, gaz
rzeczywisty, równanie van der Waalsa. Prawa: Daltona i Grahama.
Wyznaczanie masy molowej metodÄ… Meyera.
Ciecze: właściwości cieczy, gęstość, lepkość, metody pomiaru lepkości cieczy,
14
napięcie powierzchniowe i metody jego wyznaczania. Współczynnik 16
załamania światła i refraktometria.
4
TABELA 1. Jednostki podstawowe układu SI
TABELA 3. Przeliczanie jednostek energii
Jednostka J kaloria
Wielkość Nazwa i symbol Definicja
jednostki
Dżul [J] 1 2,39 ·10 1
Długość metr [m] Metr jest to długość równa 1 650 763,73 długości fali w
Kaloria [cal] 4,19 1
promieniowania odpowiadającego przejściu między poziomami 2p10 a
5d5 atomu 86Kr (kryptonu 86)
Masa kilogram [kg] Wzorzec
Czas sekunda [s] Sekunda jest to czas równy 992 631 770 okresów promieniowania
TABELA 4. Dziesiętne wielokrotności i
odpowiadającego przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami
podwielokrotności jednostek miar
stanu podstawowego atomu 133Cs (cezu 133)
Prąd amper [A] Amper jest to taki prąd stały, który płynąc przez dwa równolegle
Przedrostek Oznaczenie Mnożnik Przedrostek Oznaczenie Mnożnik
elektryczny przewody prostoliniowe o nieskończonej długości i znikomo małym
kołowym przekroju poprzecznym, umieszczone w próżni w odległości
(natężenie
jednego metra jeden od drugiego, wywoła między tymi przewodami siłę
prÄ…du
mega M 106 decy d 10 1
2 · 10 7 niutona na każdy metr dÅ‚ugoÅ›ci.
elektrycznego)
kilo k 103 centy c 10 2
Temperatura kelwin [K] Kelwin jest to 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu
hekto h 102 mili m 10 3
potrójnego wody.
deka da 101 mikro ź 10 6
Liczność mol [mol] Mol jest to ilość substancji składająca się z tylu elementów materii, ile
nano n 10 9
materii jest atomów w 0,012 kg węgla 12C.
piko p 10 12
Światłość kandela [cd] Kandela jest to światłość jaką ma w kierunku prostopadłym pole
substancji doskonale czarnej o powierzchni 1/600 000 m2 w
temperaturze krzepnięcia platyny pod ciśnieniem 101 325 Pa.
17 19
TABELA 5. Stałe fizykochemiczne
TABELA 2. Jednostki pochodne układu SI
Liczba Avogadra NA = 6,0220943 ·1023 mol 1
Wielkość Nazwa i Relacja między Relacje
Stała Boltzmanna k = 1,35805 [J/K ]
symbol podstawowymi między
jednostkami innymi
jednostki
Uniwersalna stała gazowa R = 8,31433 ą 0,00044
jednostkami
układu SI
pochodnymi [J/(K·mol)]
układu SI
PrÄ™dkość Å›wiatÅ‚a w próżni c = 2,99792 ·108 [m/s] H" 3 ·108
Masa molowa [M] kg/mol
[m/s]
Stężenie molowe [c] mol/m3
Objętość molowa [V] m3/mol
StaÅ‚a Plancka h = 6,6256 ·10 34 [J·s]
Molalność [m] mol/kg
SiÅ‚a niuton [N] kg ·m/s2 StaÅ‚a Faradaya F = 96486 Ä… 0,31 [C/mol] H" 96
CiÅ›nienie paskal kg/(m · s2) N/m2
500 [C/mol]
[Pa]
Energia, praca, ciepÅ‚o dżul [J] kg · m2/s2 N · m A
adunek elektronu e = 1,6021733 · 10 19 [C]
Moc, strumieÅ„ energii wat [W] kg · m2/s3 J/s
Stała dielektryczna próżni
eð = 8,85418782 ·10 12 [C2/(J· m)]
A
adunek elektryczny kulomb A · s
[C]
Przyspieszenie ziemskie g = 9,806 [m/s2]
PotencjaÅ‚ i napiÄ™cie wolt [V] kg ·m2/(A · s3) W/A
elektryczne Objętość molowa gazu
Opór elektryczny om [©] kg · m2/(A2 ·s3) V/A
doskonałego w war. normalnych
22,41383 ·10 3 [m3/mol] (22,4
Przewodność simens A2 · s3/(kg · m2) A/V
(101 325 Pa, 273,15 K)
dm3/mol)
elektryczna [S]
Napięcie kg/s2 N/m
Objętość molowa gazu
powierzchniowe
24,4· 10 3 [m3/mol] (24,4
doskonałego w war. standardowych
Lepkość dynamiczna kg/(m· s) Pa · s
20
18
dm3/mol)
(101 325 Pa, 298 K)
5
Przykład 1. Wyraz
15 dm w: a) metrach, b)
Przykład 3. Wyraz
objętość: a) 30 dm3 w m3, b)
centymetrach i c) milimetrach.
1500 cm3 w m3 i dm3, c) 2000 mm3 w cm3 i dm3.
RozwiÄ…zanie:
RozwiÄ…zanie:
Wykorzystujemy współczynniki przeliczeniowe (w). W związku z
a) 1 dm3 = 10 3 m3
tym, że
30 dm3·10 3 m3/dm3= 3,0·10 2 m3
a) 1 dm = 10 1 m, współczynnik przeliczeniowy w = 10 1 m/dm,
stÄ…d: 15 dm·10 1 m/dm = 1,5 m
b) 1 cm3 = 10 6 m3
1500 cm3·10 6 m3/cm3 = 1,5·10 3 m3
b) 1 dm = 10 1 m, 1 cm = 10 2 m , 1 dm = 10 cm
1 cm3 = (10 1 dm) 3 = 10 3 dm3
w = 101 cm/dm ,
1500 cm3·10 3 dm3/cm3 = 1,5 dm3
15 dm = 15 dm · 101cm/ dm = 150 cm
c) 1 mm3 = 10 3 cm3,
c) 1 dm = 10 1 m, 1 mm = 10 3 m, 2000 mm3·10 3 cm3/mm3 = 2 cm3
w = 102 mm/dm 1 mm3 = (10 2 dm) 3 = 10 6 dm3,
15 dm = 15 dm · 102 mm/dm = 1500 mm
2000 mm3·10 6 dm3/mm3 = 2·10 3 dm3
21 23
Przykład 2. Długość promieniowania
absorbowanego przez roztwór wynosi 300 nm.
Przykład 4. Objętość molowa gazu doskonałego w
Wyraz
jÄ… w: a) m, b) pm.
warunkach normalnych (pod ciśnieniem 101 325 Pa i
w temperaturze 273,15 K) wynosi 0,02241 m3/mol. Ile
RozwiÄ…zanie:
wynosi w dm3/mol?
Przedrostek nano (n) wiąże się z mnożnikiem jednostki miary
RozwiÄ…zanie:
wynoszÄ…cym 10 9 m.
W zwiÄ…zku z tym:
1 m3 = (10 dm) 3 = 103 dm3
0,02241 m3/mol·103 dm3/m3 = 22,41 dm3/mol
a) 300 nm ·10 9 m/nm = 3·10 7 m,
b) 3·10 7 m · 1012 pm/m = 3 ·105 pm.
22 24
6
Przykład 7. Wyraz
w molach/m3 następujące stężenia
Przykład 5. Oblicz gęstość benzenu w kg/m3, jeżeli 200
roztworów: a) 0,05 mol/dm3, b) 5 mmoli/cm3.
cm3 tego rozpuszczalnika waży 174,74 g.
ns
RozwiÄ…zanie:
RozwiÄ…zanie: cm =ð
VR
Korzystamy ze wzoru na gęstość:
m
a) 1 dm3 = 10 3 m3
d =ð
V 0,05 mol/dm3 = 0,05 mol : (1dm3·10 3 m3 /dm3) =
0,05·103 mol/m3 = 50 moli/m3
dbenzenu = 174,74 g / 200 cm3 = 0,8737 g/cm3
1g = 10 3 kg, 1 cm3 = 10 6 m3
b) 1 mmol = 10 3 mola
1 cm3 = 10 6 m3
(5 mmoli·10 3 mola/mmol): (1 cm3·10 6 m3 /cm3)
25 = 5·10 3 ·106 mol/m3 = 5·103 mol/m3 27
Przykład 8. Na zmiareczkowanie 20 cm3 roztworu NaOH
Przykład 6. W 100 cm3 alkoholu etylowego o
zużyto 25 cm3 0,2 molowego roztworu H2SO4 . Oblicz miano
gęstości d = 0,7851 g/cm3 rozpuszczono 1,54 g
roztworu NaOH. Masa molowa NaOH wynosi 40 g/mol.
jodu. Oblicz cp roztworu.
RozwiÄ…zanie:
RozwiÄ…zanie: 2 NaOH + H2SO4 gð Na2SO4 + 2H2O
Z równania reakcji:
n 2
NaOH
ms wynika, że stosunek liczby moli
=ð
mR =ð ms +ð mr
c =ð ×ð 100% n 1
H2SO4
p
W zwiÄ…zku z tym, że n = Cm · v
mR
(c ×ð v) 2
m NaOH
=ð
ms  masa substancji, mr- masa rozpuszczalnika, mR- masa roztworu
(c ×ð v) 1
m H2SO4
Obliczamy cm NaOH wstawiając dane do przekształconego wzoru:
Obliczamy masÄ™ alkoholu etylowego mr:
cm NaOH = (2·0,2·0,025) : 0,020 = 0,5 mol/dm3
mr = d · V = 100 cm3 · 0,7851 g/cm3 = 78,51 g
c ×ð M
m s
StosujÄ…c wzór na miano roztworu T =ð
Masa roztworu mR = 1,54 +78,41 = 80,05 g
1000
otrzymujemy:
cp = (1,54 g : 80,05 g)·100 % = 1,9 %
26 T = (0,5 mol/dm3·40 g/mol ) : 1000 cm3/ dm3 = 0,02 g/cm3 28
7
Przykład 9. Ciśnienie atmosferyczne w warunkach
Øð SiÅ‚Ä™ definiuje siÄ™ jako iloczyn masy i przyspieszenia.
standardowych wynosi 101 325 Pa. Wyraz
tę wartość
Jednostką siły jest niuton N.
w hPa.
1 niuton jest to siła, która masie 1 kg nadaje
RozwiÄ…zanie:
przyspieszenie 1 m/s2 :
1 N = 1 kg·1 m/s2 = 1 kg·m/s2
1 hPa = 102 Pa 1 Pa = 10 2 hPa
101325 Pa · 10 2 hPa/Pa = 1013,25 hPa
Øð CiÅ›nienie definiuje siÄ™ jako iloraz siÅ‚y dziaÅ‚ajÄ…cej
prostopadle i równomiernie na daną powierzchnię przez
Przykład 10. Wyraz
ciśnienie 10 atmosfer w MPa.
pole tej powierzchni. Jednostka ciśnienia  paskal należy
RozwiÄ…zanie:
do jednostek pochodnych układu SI. Liczbowo 1 paskal
1 MPa = 106 Pa, 1 Pa = 10 6 MPa
równy jest sile jednego niutona działającej prostopadle na
10 atm = 10 atm·101 325 Pa/atm = 1 013 250 Pa
płaską powierzchnię 1 m2.
1 013 250 Pa·10 6 MPa/Pa = 1,013250 MPa
1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/(m·s2)
29 31
Jednostkami wielokrotnymi paskala najczęściej stosowanymi są:
ØðJednostkÄ… pracy, energii oraz iloÅ›ci ciepÅ‚a jest
dżul (J). 1 dżul jest pracą wykonaną przez siłę
1 kilopaskal = 1kPa = 1000 Pa = 103 Pa,
równą 1 niutonowi na drodze 1 metra w kierunku
1 megapaskal = 1 MPa = 106 Pa.
działania siły:
JednostkÄ… wielokrotnÄ… jest 1 hektopaskal = 1 hPa = 102 Pa.
1 dżul = 1 J = 1 N·1 m = 1 N·m = 1 Pa·m3 =
Jednostkami ciÅ›nienia nie należącymi do ukÅ‚adu SI, a dość 1 watosekunda = 1 W·s = 1 kg·m2/s2
często stosowanymi są:
Jednostkami wielokrotnymi sÄ…:
" atmosfera fizyczna, atm  1 atm równa jest ciśnieniu słupa
rtęci o wysokości 76 cm, gęstości 13,5951 g/cm3 (w
1 kilodżul = 1kJ = 103 J
temperaturze 273 K) pod działaniem normalnego
przyspieszenia ziemskiego,
oraz nie należąca do układu SI jednostka:
" milimetr słupa rtęci, mmHg, tor Tr  1 mmHg = 1Tr = 1/760
atm, 1 atm = 760 mmHg.
1 watogodzina = 1 W·h = 3600 W·s = 3600 J.
Ciśnieniu 101 325 Pa odpowiada 760 mmHg czyli 1 atm.
30 32
8
ØðTemperatura jest wielkoÅ›ciÄ… skalarnÄ… okreÅ›lonÄ… w
" Ze skalą Kelvina związana jest bezpośrednio
każdym punkcie ciała lub układu, której średnia wartość
termodynamiczna skala temperatur oparta na temperaturze
jest miarą energii wewnętrznej całego ciała lub układu.
tzw. punktu potrójnego czystej wody (punktu współistnienia
obok siebie w stanie równowagi: wody ciekłej, jej pary
Jednostka temperatury wiąże się ściśle ze sposobem
nasyconej i lodu; parametry tego punktu: temperatura T =
ustalenia skali temperatury w odniesieniu do
273,16 K, czemu odpowiada 0,01 oC i ciśnienie p = 610,5 Pa).
temperatury odpowiednich wzorców.
Obecnie w powszechnym użyciu są trzy skale Jednostką podstawową temperatury w układzie SI jest kelwin
temperatury: Celsjusza, Fahrenheita (głównie poza K, definiowany jako jednostka temperatury termodynamicznej:
EuropÄ…  USA, Kanada) i Kelvina.
1 K = 1/273,16 części temperatury termodynamicznej
" W przypadku skali Celsjusza  skali stustopniowej jako
punktu potrójnego wody.
ciecz termometryczną zastosowano rtęć, której
rozszerzalność zmienia się wraz z temperaturą.
Wartość stopnia w skali Celsjusza i w skali Kelvina jest jednakowa:
1 oC = 1 K, a temperatura zera bezwzględnego (absolutnego) jest
Jako punkty skrajne w tej skali przyjęto temperaturę
o
o przesunięta w stosunku do zera w skali Celsjusza o 273,15 C,
krzepnięcia i wrzenia czystej wody (0 oC i 100 C
czyli 0 K odpowiada  273,15 oC lub 0 oC odpowiada 273,15 K.
odpowiednio). Stopień Celsjusza 1 oC stanowi jedną setną
wymienionego przedziału temperatury.
35
33
Przykład 11. Wyraz
temperaturÄ™: a) 20 K, b) 25 K, c)
200 K w skali Celsjusza.
" Skala bezwzględna temperatury, zwana skalą
RozwiÄ…zanie:
Kelvina, oparta została na rozważaniach nad
Korzystamy ze wzoru:
rozszerzalnością gazu doskonałego.
T (K) = t (oC) + 273,15
a) 20 K odpowiada t = 20  273,15 =  253,15 oC
W wyniku ekstrapolacji objętości lub ciśnienia gazu
b) 25 K odpowiada t = 25  273,15 =  248,15 oC
doskonałego do wartości zerowej, otrzymano punkt
c) 200 K odpowiada t = 200  273,15 =  73,15 oC
zerowy skali bezwzględnej, tzw. zero bezwzględne
(absolutne), powiÄ…zane z temperaturÄ… w skali Celsjusza
Przykład 12. Temperatura wrzenia tlenu pod
zależnością:
o
ciśnieniem standardowym wynosi  183 C. Ile
wynosi w skali bezwzględnej?
T (K) = t (oC) + 273,15
RozwiÄ…zanie:
T (K) = t (oC) + 273,15
W naszym zadaniu: T =  183 + 273,15 = 90,15 K
34 36
9
ØðDo jednostek podstawowych ukÅ‚adu SI należy jednostka
ØðJednostkÄ… potencjaÅ‚u elektrycznego, napiÄ™cia
natężenia prądu elektrycznego  amper (A).
elektrycznego U i siły elektromotorycznej ESEM jest
Jednostkami podwielokrotnymi sÄ…:
wolt V.
1 mA = 10 3 A,
1 µA = 10 6 A. Wymiarem wolta jest:
1 wolt = 1 V = 1 W/1A = 1 kg·m2/(s3·A).
ØðJednostkÄ… pochodnÄ… jest kulomb C  jednostka
JednostkÄ… podwielokrotnÄ… jest miliwolt: 1 mV = 10 3 V.
Å‚adunku elektrycznego.
ØðJednostkÄ… oporu elektrycznego jest om:
1 kulomb jest to ładunek elektryczny przepływający
1 om = 1 = 1V/1A = 1 kg · m2/(s3· A2)
przez powierzchnię w czasie 1 sekundy, gdy natężenie
prądu płynącego przez tę powierzchnię wynosi 1 A:
ØðOdwrotnoÅ›ciÄ… oporu elektrycznego R jest
przewodnictwo elektryczne lð (przewodność
1 kulomb = 1 C = 1 A·s (amperosekunda).
elektryczna). Jednostką tej wielkości jest simens S:
JednostkÄ… wielokrotnÄ… jest amperogodzina A · h :
1 A · h = 3600 A·s = 3600 C. 1 simens = 1 S = 1/Wð = 1 s3 · A2/( kg·m2).
éðCÅ‚ð
Jednostkami podwielokrotnymi sÄ…:
Q
[ðA]ð =ð
I =ð Q = I . t
Ä™ð Å›ð
1 milisimens = 1 mS = 10 3 S,
s
ëð ûð 37 39
t
1 mikrosimens = 1 µS = 10 6 S.
Przykład 13. Oblicz ile wynosi ładunek elektryczny
Przykład 15. Zmierzone przewodnictwo roztworu
1 elektronu.
wynosiÅ‚o: a) 10 mS, b) 150 µS. Wyraz
te wartości w
jednostce SI i oblicz opór tego roztworu w omach i
RozwiÄ…zanie:
kiloomach.
Z definicji stałej Faradaya wynika, że 1 molowi elektronów odpowiada
RozwiÄ…zanie:
Å‚adunek 96 486 C. Z kolei liczba Avogadra, czyli liczba czÄ…stek w
jednym molu wynosi 6,022·1023. OznaczajÄ…c Å‚adunek pojedynczego
a) 1 mS = 10 3 S
elektronu jako qe obliczamy dalej:
10 mS·10 3 S/mS = 10 2 S
qe = 96 486 C/mol : (6,022·1023) elektronów /mol =
W zwiÄ…zku z tym, że R = 1/lð, obliczamy
1,6022·10 19 C/ elektron.
R = 1/10 2 S = 102 Wð i dalej R = 102 ·10 3 kWð = 10 1 kWð
Przykład 14. Elektrolizę prowadzono prądem o natężeniu
0,1 A w ciÄ…gu 0,5 godziny. Oblicz jaki Å‚adunek pÅ‚ynÄ…Å‚ w b) 1 µS = 10 6 S
ciÄ…gu 1 sekundy. 150 µS · 10 6 S/µS = 1,5·10 4 S
R = 1 / (1,5 · 10 4 S) = 0,66·104 Wð = 6,6·103 Wð
RozwiÄ…zanie:
R = 6,6 · 103·10 3 kWð = 6,6 kWð.
Q = I . t =0,1 A·0,5 h·3600 s/h = 180 C
38 40
10
" Lepkość dynamiczna  definiuje się ją jako siły tarcia
występujące w cieczach podczas przesuwania się
jednych warstw cieczy względem drugich.
Jest liczbowo równa sile przypadającej na jednostkę
powierzchni, potrzebnej do utrzymania jednostkowej
różnicy prędkości między warstwami cieczy odległymi od
siebie o jednostkę długości.
Jednostką lepkości dynamicznej jest Pa.s
(paskalosekunda).
41
11