Kurzus Fizikai kémia I. Kód K031
Szak (vegyész, klinikai kémikus, kémiatanár kötelező) Kredit 3
Felelős oktató Dr. Visy Csaba
egyetemi tanár
Számonkérés K5
Létszámkorlát -
Típus előadás Heti óraszám 2 Periódus őszi félév Javasolt félév 3. (lásd mintatanterv)
Előfeltétel K001, K002, K011, K012
Teljesítés feltétele K032
Helyettesítő tárgy -
 
Tematika:
  1. Gázállapot, állapotegyenlet. A termodinamika nulladik főtétele. Tökéletes gázok és törvényszerűségeik.
  2. Reális gázok, kompresszibilitás, viriál egyenlet. A megfelelő állapotok tétele.
  3. Kritikus jelenség, kritikus állapot. Van der Waals egyenlet, kritikus állandók, Boyle-hőmérséklet.
  4. Termodinamikai alapfogalmak (rendszer, környezet, folyamatok és csoportosításuk). Munka, hő, energia, a termodinamika I. főtétele.
  5. Az összenyomás és kiterjedés munkája. Irreverzibilis, reverzibilis, izoterm-irreverzibilis kiterjedés munkája. A gázképződés munkája izoterm-izochor, ill. izoterm-izobár körülmények között.
  6. A belső energia, a hő és az entalpia kapcsolata, kalorimetria.
  7. Termokémia. Fizikai és kémiai folyamatok entalpiaváltozásai. Hess tétele.
  8. Az állandó térfogaton ill. nyomáson vett hőkapacitás. A reakcióentalpia hőmérsékletfüggése, Kirchoff törvény.
  9. Állapot- és útfüggvények, teljes és nem teljes differenciál. Tökéletes gáz izoterm kiterjesztése reverzibilis és irreverzibilis úton.
  10. A belső energia mint a térfogat és a hőmérséklet függvénye. Joule kísérlete. A belső energia hőmérsékleti koefficiense állandó nyomáson.
  11. Az entalpia mint a nyomás és hőmérséklet függvénye. Az entalpia hőmérsékletfüggése állandó térfogaton. A Joule-Thomson hatás.
  12. Cv és Cp kapcsolata, összefüggésük reális és tökéletes gázokra.
  13. Tökéletes gáz adiabatikus kiterjedésének munkája irreverzibilis és reverzibilis esetre.
  14. Spontán változások iránya. A II. főtétel. Az entrópia és statisztikus definíciója.
  15. Az entrópia termodinamikai definíciója. A környezet és a rendszer entrópiaváltozása.
  16. A Clausius-féle egyenlőtlenség, spontán folyamatok (hűlés és kiterjedés) entrópia változása.
  17. Fázisátalakulások entrópiaváltozása, a Trouton-szabály. Entrópiaváltozás tökéletes gáz kiterjedése ill. a rendszer melegítése során.
  18. Az entrópia mérése, a Nernst-féle hőelmélet és a termodinamika III. főtétele.
  19. Hőerőgépek és hatásfokuk. A Carnot-ciklus.
  20. A hűtés energetikája. Adiabatikus demágnesezés.
  21. A Helmholtz- és a Gibbs- függvény bevezetése. Kapcsolatuk a maximális hasznos munkával.
  22. Az első és második főtétel egyesítése. A belső energia térfogatfüggése, a termodinamikai állapotegyenlet és alkalmazása tökéletes gázra.
  23. A Gibbs- függvény tulajdonságai a két főtétel egyesítése alapján. A Helmholtz-függvény mint a térfogat és a hőmérséklet függvénye.
  24. A Gibbs- függvény hőmérsékletfüggése, a Gibbs- Helmholtz egyenlet két alakja.
  25. A Helmholtz - függvény hőmérsékletfüggését leíró összefüggés két alakja.
  26. A Gibbs- függvény nyomásfüggése, tökéletes gázok kémiai potenciálja.
  27. Reális gázok kémiai potenciálja, a fugacitás és a nyomás kapcsolata.
  28. A Gibbs- függvény változása nyílt rendszerre, a kémiai potenciálok és a hasznos munka kapcsolata.
  29. A kémiai potenciál kapcsolata a belső energiával, az entalpiával és a szabadenergiával.
  30. Fázisátalakulások, fázisdiagramok. A víz, a CO2, a szén és a He fázisdiagramjának főbb tulajdonságai.
  31. A fázisstabilitás, a hőmérséklet hatása, külső nyomás hatására bekövetkező olvadás. Külső nyomás hatása a gőznyomásra.
  32. A fázishatárok meredeksége, a Clapeyron-egyenlet, alkalmazása a szilárd-folyadék határfelületre.
  33. Folyadék-gőz határfelület, a Clausius-Clapeyron egyenlet.
  34. A szilárd-gáz határfelület, fázisátalakulások osztályozása.
  35. A folyadékfelület tulajdonságai, felületi feszültség, görbült felületek gőznyomása, kapilláris jelenség.
  36. Parciális moláris mennyiségek, a Gibbs- Duhem-egyenlet.
  37. Az elegyedési Gibbs- függvény, elegyedési entrópia és entalpia.
  38. Folyadékok kémiai potenciálja, ideális és ideálisan híg elegyek.
  39. Két folyadék elegyedése, a többletfüggvények. Kolligatív sajátságok értelmezése. Ozmózis.
  40. Forráspontemelkedés. Fagyáspontcsökkenés és oldhatóság.
  41. Illékony folyadékelegyek, a gőznyomásgörbe. A gőz összetétele, a gőznyomás és a gőz összetételének kapcsolata.
  42. Forráspont-diagramok, ideális elegyek desztillálása.
  43. Reális elegyek forráspont-diagramjai, nem-elegyedő folyadékok desztillálása.
  44. Ideális és reális oldatok standard állapotai.
  45. Fázisok, komponensek, szabadsági fokok. A fázistörvény, alkalmazása egykomponensű rendszerre.
  46. Kétkomponensű rendszerek, folyadék- folyadék fázisdiagramok. Korlátozottan elegyedő folyadékok desztillációja.
  47. Folyadék-szilárd fázisdiagramok, eutektikumok.
  48. Háromkomponensű rendszerek fázisdiagramja.
  49. Kémiai egyensúlyok általános feltétele, a reakció Gibbs- függvény. Tökéletes gázok kémiai egyensúlya és a reakcióhányados.
  50. Egy általános reakció egyensúlyi állandója, a termodinamikai és a gyakorlati egyensúlyi állandók kapcsolata.
  51. A nyomás hatása az egyensúlyra, a Le Chatelier-elv, az összetétel változása a nyomással.
  52. A hőmérséklet hatása az egyensúlyra, a van't Hoff-egyenlet.
  53. Az egyensúlyi állandó tetszőleges hőmérsékleten történő meghatározása, a Giauque-függvények.
  54. Heterogén reakciók egyensúlyai, sav-bázis egyensúlyok a Brönsted-Lowry-elmélet alapján.
  55. A víz öndisszociációja és a pH, több-bázisú savak egyensúlyai. Pufferek és indikátorok. Sav-bázis titrálások.
  56. Ionok képződési függvényei és kölcsönhatásai oldatokban. Szolvatáció, ionaktivitás, aktivitási koefficiens.
  57. Elektrokémiai alapfogalmak, a cellareakció potenciálja és a reakció Gibbs- függvény kapcsolata. A Nernst-egyenlet.
  58. Elektródpotenciálok összetételfüggése, standard értéke.
  59. Első és másodfajú elektródok. A hidrogén elektród.
  60. A pH mérése, a potenciometrikus titrálás. Termodinamikai függvények elektrokémiai mérésekkel történő meghatározása.

Irodalom:

    1. P.W. Atkins: Fizikai kémia I.