Premessa Definizioni Equilibrio termico e meccanico Equazione di stato del gas ideale Coefficienti di dilatazione termica e di compressibilità Differenziale esatto di una proprietà di stato Fattore di compressibilità Z Equazione di stato viriale Stato critico e legge degli stati corrispondenti Eq. di stato di Van der Waals La regione critica Eq. di Van der Waals e condizioni critiche Pressioni parziali Teoria cinetica dei gas:dal modello del gas ideale all’equaz. di stato via P, teorema dell’equipartizione dell’energia, T. L’eq. di stato di Van der Waals da un punto di vista modellistico Forze intermolecolari

Chimica Fisica per Scienze dei Materiali A.A.2009/10 Sommario Lezioni 1-2

Lezioni di Chimica Fisica per Scienza dei Materiali

Termodinamica: studia e descrive proprietà e trasformazioni (processi) di sistemi macroscopici per ottenere i criteri che ne determinano le condizioni di equilibrio

Cinetica chimica: studia e descrive i fattori che guidano l’evoluzione temporale dei sistemi chimici (reazioni) verso lo stato di equilibrio

SISTEMA STATO 1

SISTEMA STATO 2

Termodinamica t=∞

Cinetica, t

Sistema Ambiente Sistema isolato, chiuso, aperto

Stato: Condizione del sistema caratterizzata da determinati valori delle sue proprietà chimico-fisiche (p, T, V, densità,….)

Proprietà (P, T, V) e funzioni di stato (U, H, S,….): .indipendenti dalla storia del sistema .estensive o intensive .per un sistema monofasico ad un componente, 2 proprietà sono sufficienti a definirne completamente lo stato termodinamico→equazione termodinamica di stato

Funzioni di iter: calore q, lavoro w .sono associate ad un processo

Definizioni:

Equilibrio meccanico sistema-ambiente: per un sistema in uno stato di equilibrio termodinamico è possibile definire una pressione del sistema (P), uguale in tutte le sue parti e pari a quella esercitata dall’ambiente (Pest)

P

Pest

P=F/S Nm-2

h=760 mm dHg(g·cm-3)=13.595 (a 0 °C) g=9.8066 m·s-2

s

Equilibrio termico

Equilibrio termico : concetto di temperatura Se due sistemi sono in equilibrio termico con un terzo sistema (il termometro), essi sono in equilibrio termico tra loro, ossia hanno la stessa temperatura T1=Tterm T2=Tterm T1=T2

T come funzione di proprietà meccaniche del termometro: θ=f(V,P) esempio: la lunghezza del capillare di Hg a P=1 atm

Scale termometriche: T(K)=T(°C)+273.15 (N.B.ΔT in gradi centigradi=ΔT in K)

Equazione di stato dei gas:

Legge limite per p→0 e T>>Tcondensazione