Fizikai Kémia előadás és
számolási gyakorlat kémia alapszakosoknak
A termodinamika tárgyaköre. Mikroszkopikus és makroszkopikus viselkedés anyagi rendszerekben. A termodinamikai egyensúly természete. Munka, hő és belső energia, ezek mérhetősége. A termodinamika négy axiómája. Reverzibilitás és irreverzibilitás. Termodinamikai állapotfüggvények. A termodinamikai egyensúly feltétele termikus, mechanikai és kémiai kölcsönhatás esetén. Entrópia és energia-alapú fundamentális egyenletek. Az állapotegyenletek és a fundamentális egyenlet viszonya. Egyensúly termosztált és manosztált rendszerekben. Az U(S,V,ni), H(S,P,ni), F(T,V,ni) és G(T,P,ni) függvények és azok parciális deriváltjainak tulajdonságai. Formális összefüggések a termodinamikai függvények között. Az Euler egyenlet és a Gibbs-Duhem egyenlet. A Gibbs-féle fázisszabály. A Maxwell egyenletek. Ideális gáz és van der Waals gáz állapotegyenletei, fundamentális egyenlete. Folyadékok és szilárd anyagok állapotegyenletei. Körfolyamatok, hőerőgépek és hűtőgépek termodinamikai leírása. A klasszikus fenomenologikus termodinamika főtételei. Többkomponensű rendszerek termodinamikája. Ideális elegyek leírása. A kémiai potenciál koncentrációfüggése. Reális elegyek termodinamikai jellemzése. A többletmennyiségek és az aktivitás kapcsolata. Parciális moláris mennyiségek számítása kísérleti adatokból. Kétkomponensű rendszerek folyadék-gőz és szilárd-folyadék fázisdiagramjai. A Clausius-Clapeyron egyenlet. Desztilláció, frakcionált kristályosítás és zónaolvasztás. Emelőszabály. Azeotropos elegyek. Kolligatív sajátságok általános leírása. Többkomponensű rendszerek fázisdiagramjai. Elegyedő és nem elegyedő tartományok, azok hőmérsékletfüggése. Felületek termodinamikája. Görbült felületek tulajdonságai. Homogén kémiai reakciók termodinamikája. Az egyensúlyi állandó, annak hőmérséklet- és nyomásfüggése. A Gibbs-Helmholtz és a van’t Hoff egyenlet. A Le Chatelier-Braun elv. Statisztikus termodinamika. Mikrokanonikus és kanonikus sokaságok. Potenciálfüggvények és egyensúlyi állandó számítása kanonikus partíciós függvényből. Transzportfolyamatok általános leírása: fluxusok és hajtóerők. Hővezetés, elektromos vezetés, viszkózus folyás. Diffúzió. Diffúziós differenciálegyenletek megoldásfüggvényei. A kinetikus gázelmélet és alkalmazása transzporttulajdonságok számítására.
Keszei
Ernő: Bevezetés
a kémiai termodinamikába.
Egy angol
nyelvű egyetemi tankönyv magyar változata
P.
W. Atkins: Fizikai kémia, Budapest, 2002
H.B.
Callen: Thermodynamics, an Advanced Treatment for Chemists
and Physicists, New York, 1985