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Termochimica

Raffaele Moscagiuri Chemistry Englisch 40 Karten

Karten in diesem Stapel (40)

1TermodinamicaDal greco "thermós"=caldo
"dýnamis"=Forza
Scienza che studia i trasferimenti di energia (calore e lavoro) durante le tasformazioni
2TermochimicaScienza che studia i trasferimenti di energia durante le reazioni chimiche
3SistemaPorzione di universo, oggetto di studio della scienza.
Il sistema termodinamico può essere:
Aperto= scambia energia e materia
Chiuso= scambia solo energia
Isolato= non scambia né materia. Nè energia
4Stato FisicoStato di aggregazione delle particelle (Solido, liquido e aeriforme). Dipende dalla forza di coesione molecolare, dalla distanza tra gli atomi e dalle condizioni ambientali che influenzano il moto (energia cinetica ) delle particelle.
5Stato termodinamicole specifiche condizioni del sistema descritte da grandezze definite variabili di stato (come pressione, temperatura, volume , entalpia, entropia ecc.)
che, attraverso leggi, sono in grado di prevederne ì’eventuale evoluzione nelle trasformazioni.
6Variabile di statoProprietà misurabile (grandezza) che concorre a descrivere lo stato di un sistema
ESEMPI
Posizione, velocità di un corpo
Tensione, Resistenza, Intensità di corrente
Pressione, Volume, Temperatura,...
7Funzione di statoVariabile di stato che dipende solo dal valore iniziale e finale di una trasformazione e non dal percorso.
Nell'esempio:
pressione e volume sono Funzioni di stato
il lavoro non è Funzione di stato
8EnergiaCapacità di un sistema di compiere un lavoro. Tutte le forme di energia (meccanica, elettrica, elettromagnetica ecc) possono essere ricondotte a una delle seguenti:
Energia cinetica ed Energia potenziale
Si misura in joule j=Nxm
9LavoroEnergia scambiata tra due sistemi attraverso l'azione di una forza o una risultante di forze quando l'oggetto subisce uno spostamento e la forza ha una componente non nulla nella direzione dello spostamento.
Si misura in joule=Nxm
10Energia Cinetica EcEnergia contenuta in un corpo in movimento.
In un sistema chimico è la sommatoria delle energie:
Traslazionali, Rotazionali, Vibrazionali
delle molecole.
E' funzione diretta della Temperatura Assoluta: Ec=3/2kT
11Energia Potenziale EpEnergia che un corpo possiede a causa della sua posizione o del suo orientamento rispetto ad un campo di forze che è in grado di produrre un suo spostamento nella direzione delle forze.
Sono forme di energia potenziale:
E. chimica, E. Termica latente, E. nucleare, massa.
12Energia interna UEnergia totale di un sistema.
Somma di Energia potenziale ed energia cinetica:
U=Ep + Ec
In un sistema ideale, se non avvengono reazioni chimiche, l'energia potenziale non varia, quindi l'energia interna dipende solo dall'energia cinetica, quindi dalla temperatura. In particolare, in una isoterma ΔU=0
13TemperaturaE' una proprietà misurabile della materia che indica l’energia cinetica media (energia termica) di un sistema.
Nel S:I. si misura in Kelvin
14CaloreE' una forma di energia, correlata all’energia termica, trasferita da, o a, un sistema per effetto di una differenza di temperatura.
Lo strumento di misura è il calorimetro.
L'unità di misura è il joule j o la caloria cal
1 cal=4,184 j
15Equilibrio termicoDue sistemi (corpi) a contatto si dicono in equilibrio termico se, tra loro, non c’è trasferimento di energia termica (passaggio di calore). Per definizione i due corpi hanno la stessa temperatura.
16Principio "0"Principio "0"
Se due corpi sono in equilibrio termico con un terzo corpo, i due corpi sono in equilibrio termico tra loro.
171° principioL’energia non può essere né creata né distrutta, può essere solo trasferita.
L’energia totale del sistema e del suo intorno (ambiente) è costante.
In una trasformazione, la somma del calore e del lavoro è uguale alla variazione di energia interna.
18Segni del Calore e del LavoroIn una trasformazione il calore ceduto dal sistema ha segno negativo.
Il lavoro esercitato dal sistema è positivo
19Reazioni chimicheSono trasformazioni della materia in cui cambia una o più sostanze.
Durante una reazione chimica, si modificano i legami interatomici (si rompono quelli dei reagenti e si formano quelle dei prodotti).
In questo processo si modificano le energie potenziali e quelle cinetiche.
20Reazioni esotermicheL'energia potenziale (chimica) dei prodotti risulta inferiore a quella dei reagenti:
parte si è trasformata in energia cinetica (termica) che fa aumentare la temperatura del sistema e può trasferirsi all'ambiente come calore e/o lavoro con diminuzione dell'energia interna.
21Reazioni endotermicheL'energia potenziale (chimica) dei prodotti risulta superiore a quella dei reagenti:
parte di energia cinetica (termica) è stata trasformata in energia potenziale (chimica). Se tale energia viene assorbita dall'ambiente, sotto forma di calore e/o lavoro, aumenta l'energia interna
22CalorimetroE' lo strumento per misurare la quantità di calore trasferita durante una trasformazione.
Q = c x m x ΔT
c = calore specifico
m = massa di acqua nel calorimetro.
ΔT= Variazione di temperatura dell’acqua del calorimetro (ambiente esterno).
23Trasformazione isocòraIn una trasformazione a volume costante (calorimetro a chiusura ermetica) non si compie lavoro.
Possiamo affermare che la variazione di energia interna è pari alla quantità di calore Q trasferita a volume costante.
24Trasformazione isòbaraIn un calorimetro a chiusura non ermetica, la pressione si mantiene costante, il volume varia per cui, oltre al trasferimento di Calore, si può compiere Lavoro.
25Trasformazione isotermaIn una isoterma non c'è variazione di energia interna ΔU=0.
Per il 1° principio L=Q
Tutto il calore si trasforma in lavoro e viceversa
26Trasformazione adiabaticaIn una trasformazione senza trasferimento di calore Q=0.
La variazione di energia interna è pari allavoro compiuto o subito da sistema ΔU=-L
27Entalpia HIndica il contenuto termico totale ed è data dalla somma dell'energia interna e del prodotto pressione x volume
H = U + PV
Non si può conoscere il suo valore in un dato stato del sistema, ma solo la sua variazione ΔH in una trasformazione che corrisponde alla quantità di calore trasferito a pressione costante Qp.
28Legge di Hessla variazione di entalpia ΔH resta invariata, sia che la reazione si svolga in un unico stadio sia che si svolga in più stadi  [legge di Hess]
29Entalpia di reazioneE' la variazione di H, cioè la quantità di calore a pressione costante Qp trasferito in una reazione chimica.
Rappresenta il bilancio energetico dell’energia necessaria per rompere i legami nei reagenti e dell’energia che si svolge nella formazione dei nuovi legami nei prodotti
30Entalpia standard di un elemento H°E' l’entalpia H° di un elemento puro allo stato standard:
1 bar (IUPAC) o 1atm di pressione e alla temperatura in cui l’elemento è più stabile (minor contenuto energetico), generalmente di 25°C. Il suo valore, convenzionalmente, è 0 per qualsiasi elemento.
31Entalpia standard di un composto ΔHf°E' la variazione di entalpia che accompagna la formazione di una mole di un composto puro a partire dagli elementi che lo costituiscono, ciascuno nel proprio stato standard.
32Entalpia standard di reazioneE' la variazione di entalpia in una reazione in cui i reagenti, nel loro stato standard, si trasformano nei prodotti, anche questi nel loro stato standard.
Si può calcolare come differenza tra la sommatoria delle entalpie standard dei prodotti e quella dei reagenti, ciascuna moltiplicata per il proprio coefficiente stechiometrico.
33EntropiaDa "en"=interno e "tropè"= sconvolgimento
In meccanica statistica è la misura del grado di disordine di un sistema.
In termodinamica
ΔS=ΔQ/T
La variazione di entropia, in una trasformazione isotermica, è uguale al rapporto tra la quantità di calore trasferito e la temperatura assoluta.
E' funzione di stato: ubbidisce alla legge di Hess.
Concettualmente indica la "spinta" che in una trasformazione poerta il sistema verso una direzione, ovvero l'impedenza del sistema alla trasformazione inversa, ovvero la quantità di calore non convertibile in lavoro
Per il 2° principio, in una trasformazione spontanea isoterma, l'entropia aumenta.
In termodinamioca, si isura in Kcal/K
342° principioEnunciato di Clausius: non è possibile costruire una macchina termica il cui unico risultato sia il trasferimento di calore da una fonte di calore a temperatura inferiore a una fonte di calore a temperatura superiore.
Enunciato di Kelvin-Planck: non è possibile realizzare un ciclo termodinamico il cui unico risultato sia la trasformazione in lavoro di tutto il calore assorbito.
353° principio3° principio
Il disordine è nullo, S=0, in un cristallo perfetto allo «0» assoluto (3° principio della termodinamica).
36Entropia standardVariazione di entropia per portare un sistema, mantenuto a pressione di 1atm (o di 1 bar) da 0K (S=0) a 298,15K
37Entropia standard di reazioneLa variazione di entropia per una reazione chimica è ricavabile dalla differenza della somma delle entropie dei prodotti e la somma delle entropie dei reagenti. Il tutto a condizioni standard.
38Entropia di formazioneE' la variazione di entropia in una reazione che porta alla formazione di una mole di sostanza in cui reagenti e prodotti sono a condizioni standard
39Energia libera di GibbsFunzione di stato che misura la spontaneità di una trasformazione.
Essa dipende dall'entalpia e dall'entropia:
G=H-TS
E' possibile solo misurare la sua variazione:
40Spontaneità ed Energia libera G