Fyzikální chemie pro geology

Sylabus

1. Základní pojmy Hmota (látka) a záření, množství látky - mol, Avogadrova konstanta, extenzivní a intenzivní veličiny, molární veličiny, jednotky pro koncentraci. Zákon zachování hmoty a energie, jednotky energie, energie pohybu molekul - translace, rotace, vibrace, tepelná energie, ekvipartiční princip klasické fyziky.

2. Vlastnosti plynů Stav látky, jednotky tlaku a teploty, standardní hodnoty tlaku a teploty, absolutní teplota, teplotní stupnice, stavová rovnice ideálního plynu. Kinetický model ideálního plynu: rozložení rychlosti, střední kvadratická rychlost, střední rychlost, nejpravděpodobnější rychlost, střední energie, mezimolekulové srážky, srážková frekvence, hustota srážek, střední volná dráha, počet nárazů na stěnu. Reálné plyny: van der Waalsova rovnice, kritické veličiny plynu.

3. První termodynamická věta Vnitřní energie, objemová práce, reverzibilní a ireverzibilní děje, stavové funkce, entalpie, tepelné kapacity při konst. objemu a tlaku, objemová práce při reverzibilním a ireverzibilním ději, izotermická a adiabatická expanze a komprese ideálního plynu. Termochemie: entalpie (teplo) tání, varu, sublimace, tuhnutí, kondenzace,entalpie (teplo) reakční, slučovací, spalné, závislost reakčního tepla na teplotě, Hessův zákon.

4. Druhá termodynamická věta Definice entropie systému a okolí, Clausiova nerovnost, výpočet entropie, tepelné stroje, tepelná čerpadla, jejich účinnost, definice Helmholtzovy a Gibbsovy energie, spontánnost a rovnováha dějů, termodynamická stavová rovnice, Maxwellovy rovnice, závislost Gibbsovy energie na teplotě a tlaku. Definice chemického potenciálu čisté látky, chemický potenciál ideálního plynu

5. Čisté látky Pevné látky, kapaliny, plyny, fázové změny, Gibbsův zákon fází, rovnováha mezi fázemi, Clapeyronova rovnice, Clausiova-Clapeyronova rovnice, obsah vodní páry ve vzduchu, relativní vlhkost.

6. Směsi Parciální molární veličiny, parciální molární objem, chemický potenciál složek směsi, Raoultův zákon, Henryho zákon, koligativní vlastnosti roztoků: zvýšení bodu varu, snížení bodu tuhnutí, rozpustnost tuhých látek, Var směsi kapalin: destilace, rektifikace, fázové diagramy p-x, T-x, azeotropické směsi, Definice aktivity, aktivita plynné směsi a roztoku, směšovací Gibbsova funkce.

7. Chemické rovnováhy Reakční Gibsova energie, standardní reakční Gibbsova energie, rovnovážná konstanta, závislost rovnovážné konstanty na teplotě, závislost rovnovážného složení na tlaku, výpočet rovnovážného složení reakční směsi, homogenní a heterogenní chemické rovnováhy, chemické rovnováhy slabých elektrolytů, pH. Rovnovážná elektrochemie: galvanický článek, elektrodový potenciál, článková reakce, lithiové články.

8. Nerovnovážný transport Difuze

9. Reakční kinetika Rychlost chemických reakcí, rychlostní konstanta, řád chemické reakce, mechanismus reakce, kinetika složitějších reakcí, radioaktivní rozpadové ředy   Podrobnější sylabus včetně rovnic je dostupný na Webové stránce http://www.natur.cuni.cz/gas

Anotace

Přednáška je určena především pro studenty geologických oborů. Podává základy termodynamiky, chemické kinetiky a elektrochemie zaměřené na její užití v přírodních vědách.