ešené píklady z fyzikální chemie I

Podobné dokumenty
ešené píklady z fyzikální chemie VI

ešené píklady z fyzikální chemie III

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

Teplota a její měření

Osnova pro předmět Fyzikální chemie II magisterský kurz

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

Mol. fyz. a termodynamika

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu.

Stanislav Labík. Ústav fyzikální chemie V CHT Praha budova A, 3. patro u zadního vchodu, místnost

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Nultá věta termodynamická

Fyzika - Sexta, 2. ročník

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 1. ČÁST KCH/P401

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

Zákony ideálního plynu

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

ešené píklady z fyzikální chemie IVa

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

6. Stavy hmoty - Plyny

Směsi, roztoky. Disperzní soustavy, roztoky, koncentrace

Otázky ke zkoušce z obecné chemie (Prof. RNDr. Karel Procházka, DrSc.)

Maturitní témata fyzika

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Hmotnost atomů a molekul 6 Látkové množství 11. Rozdělení směsí 16 Separační metody 20. Hustota, hmotnostní a objemový zlomek 25.

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

Rovnováha Tepelná - T všude stejná

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

9. Struktura a vlastnosti plynů

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

Breviář fyzikální chemie

ROVNOVÁŽNÉ STAVY rovnovážném stavu.

ZAKLADY FYZIKALNI CHEMIE HORENí, VÝBUCHU A HAŠENí

PROCESY V TECHNICE BUDOV 8

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

MATEMATIKA MATEMATIKA

Teoretické základy vakuové techniky

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Rozpustnost Rozpustnost neelektrolytů

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Přehled základních fyzikálních veličin užívaných ve výpočtech v termomechanice. Autor Ing. Jan BRANDA Jazyk Čeština

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

VZOROVÝ ZKOUŠKOVÝ TEST z fyzikální chemie( 1

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

ÚVODNÍ POJMY, VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Atom a molekula - maturitní otázka z chemie

Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

DUM č. 12 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

E K O G Y M N Á Z I U M B R N O o.p.s. přidružená škola UNESCO

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

Molekulová fyzika a termodynamika

7. Fázové přeměny Separace

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

Stavové chování kapalin a plynů II. 12. března 2010

Roztok. Homogenní směs molekul, které mohou být v pevném, kapalném nebo plynném stavu. Pravé roztoky

Fyzikální chemie VŠCHT PRAHA. bakalářský kurz. Prof. Ing. Josef Novák, CSc. a kolektiv. (2. listopadu 2008)

C5250 Chemie životního prostředí II definice pojmů

Dimenzování potrubních rozvod

LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12

Krása fázových diagramů jak je sestrojit a číst Silvie Mašková

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. I. Základní pojmy FCH a kinetická teorie plynů

4 Term ika. D ůsledky zavedení tep lo ty a tep la Stavová r o v n i c e Stavová rovnice termická a kalorická

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

J., HÁJEK B., VOTINSKÝ J.

PRŮMYSLOVÉ TECHNOLOGIE I - SOUBOR OTÁZEK KE ZKOUŠCE

Teorie transportu plynů a par polymerními membránami. Doc. Ing. Milan Šípek, CSc. Ústav fyzikální chemie VŠCHT Praha

IV. Fázové rovnováhy. 4. Fázové rovnováhy Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

h nadmořská výška [m]

Katedra biologie, PřF UJEP

Obecná a fyzikální chemie:

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

OBECNÁ CHEMIE. Kurz chemie pro fyziky MFF-UK přednášející: Jaroslav Burda, KChFO.

SADA VY_32_INOVACE_CH2

Roztoky - druhy roztoků

Základní chemické výpočty I

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Příklady k zápočtu molekulová fyzika a termodynamika

Chemie povrchů verze 2013

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

ZÁKONY CHEMICKÝCH REAKCÍ

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Fyzikální chemie VŠCHT PRAHA. bakalářský kurz. Prof. Ing. Josef Novák, CSc. a kolektiv. (2. listopadu 2008)

Otázky PT3 Stroje a zařízení chemického průmyslu

Transkript:

Masarykova univerzita v Brn Pedagogická fakulta ešené píklady z fyzikální chemie I Skupenské stavy Fázové rovnováhy Hana Cídlová, Daniela Szmeková, Jií Štpán Brno 2003

Copyright Hana Cídlová, Daniela Szmeková, Jií Štpán 2003 ISBN OBSAH

PEDMLUVA... 4 UROVÁNÍ JEDNOTEK FYZIKÁLNÍCH VELIIN... 6 Pravidla pro urování jednotek fyzikálních veliin... 6 ešené píklady... 8 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 11 SKUPENSKÉ STAVY LÁTEK... 12 PLYNY... 12 Potebné vztahy... 12 ešené píklady... 19 Ideální plyn... 19 Smsi ideálních plyn... 29 Reálné plyny... 40 KAPALINY... 46 Potebné vztahy... 46 ešené píklady... 50 PEVNÉ LÁTKY... 56 Potebné vztahy... 56 ešené píklady... 58 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 61 FÁZOVÉ ROVNOVÁHY... 67 ROVNOVÁHY NA MEZIFÁZÍ... 67 Potebné vztahy... 67 ešené píklady... 68 ROZDLOVACÍ ROVNOVÁHY, EXTRAKCE... 75 Potebné vztahy... 75 ešené píklady... 76 ROZDLENÍ SOUSTAVY DO DVOU FÁZÍ... 78 Potebné vztahy... 78 ešené píklady... 79 TROJNÝ BOD... 85 Potebné vztahy... 85 ešené píklady... 86 RAOULTV A DALTONV ZÁKON... 87 Potebné vztahy... 87 ešené píklady... 88 OSMOTICKÝ TLAK... 91 Potebné vztahy... 91 ešené píklady... 91 KRYOSKOPICKÝ A EBULIOSKOPICKÝ EFEKT... 93 Potebné vztahy... 93 ešené píklady... 94 ROVNOVÁHA KAPALINA PÁRA... 98 Potebné vztahy... 98 2

ešené píklady... 98 APLIKACE TERMOCHEMICKÝCH ZÁKON NA TEPELNÉ EFEKTY FÁZOVÝCH PEMN... 103 Potebné vztahy... 103 ešené píklady... 103 GIBBSV ZÁKON FÁZÍ... 106 Potebné vztahy... 106 ešené píklady... 106 PÍKLADY K SAMOSTATNÉMU EŠENÍ... 108 REJSTÍK... 114 LITERATURA... 117 3

PEDMLUVA Toto skriptum vzniklo ve snaze usnadnit studentm druhého roníku uitelských kombinací s chemií na Pedagogické fakult Masarykovy university v Brn situaci, kdy není k dispozici sbírka ešených píklad z fyzikální chemie, která by svojí nároností odpovídala jejich potebám. Tato situace byla již díve ásten vyešena tvorbou vzorových ešení píklad ze skript L. Kišová, L. Trnková: Píklady z fyzikální chemie, PF MU, Brno 1991 a jejich vložením do databáze poítaového výukového programu CECAL, která byla studentm uitelství chemie na Pedagogické fakult Masarykovy university v Brn k dispozici. Zkušenosti rychle ukázaly, že toto ešení není ideální, nebo mnozí studenti stále nemají k dispozici poíta, pípadn by rádi studovali v místech, kde poíta nemohou mít k dispozici (ve vlaku pi dojíždní do školy, v pírod, ). Z tohoto dvodu se ukázalo, navzdory moderním trendm využívat výpoetní techniku v maximální možné míe, potebné poskytnout studentm krom poítaové databáze ešených píklad také klasické, na papíe psané skriptum. Pedlohou pro vznik tohoto studijního materiálu byla pedevším již zmínná databáze, z níž byly píklady do skript pevedeny jen s drobnými grafickými a formálními úpravami. Podstatnjší zmnou oproti databázi je to, že teorie a vztahy potebné k ešení vtšího potu píklad byly vylenny ped text píklad a vzorová ešení se na n pouze odvolávají. Naopak, ve snaze zachovat co nejvtší formální podobu s používanou databází, byly zachovány nkteré i diskutabilní formality: Desetinná teka místo u nás obvyklé desetinné árky, násobení je stejn jako v ei poíta znaeno hvzdikou místo tekou. Je též zachován poet platných cifer, na nž software ovládající databázi poítal, výsledky tedy nejsou zaokrouhleny. tenáe s hlubším chemickým, fyzikálním i matematickým vzdláním možná zarazí zdánliv nadmrn podrobná ešení píklad. I toto byl zámr, nebo na Pedagogickou fakultu, s úmyslem vnovat se v život výuce chemie na základní škole, picházejí nejen absolventi gymnázií, ale také stedních odborných uiliš, pro které matematika ne vždy bývá poslušným pomocníkem a vyuující asto nemívají možnost vnovat se tmto studentm v takové míe, jak by potebovali. Ve snaze využít alespo ásten výhod originální databáze, která generuje píklady stejného slovního zadání, avšak s rznými hodnotami vstupních promnných a automaticky pepoítává výsledky, jakož i podle pání uživatele mže bu pedkládat píklady vetn vzorových ešení, nebo jen zadání, a pak kontroluje správnost uživatelem samostatn vypoítaného výsledku, byly píklady z databáze do skript zaazeny dvakrát: Nejprve v první ásti kapitoly jsou azeny píklady se vzorovými ešeními, v druhé ásti kapitoly se nacházejí pouze zadání stejných píklad (ve stejném poadí), ale s jinými íselnými hodnotami vstupních promnných, s udanými výsledky. Student tedy mže skriptum využívat temi základními zpsoby: - ke studiu vzorc a teorie - ke studiu vzorových ešení píklad - k samostatnému ovení, nakolik prostudovanému uivu a píkladm porozuml. 4

Do databáze výukového programu CECAL a následovn i do tchto skript byly zaazeny tém všechny píklady ze studijního materiálu L. Kišová, L. Trnková: Píklady z fyzikální chemie, PF MU, Brno 1991. Protože takto vzniklá sbírka ešených píklad byla velmi rozsáhlá (nkolik set stran), byla rozdlena do šesti díl: ešené píklady z fyzikální chemie I - Skupenské stavy - Fázové rovnováhy ešené píklady z fyzikální chemie II - Základy termodynamiky - Termodynamika chemických reakcí ešené píklady z fyzikální chemie III - Molekulární transport - Teorie reakní rychlosti ešené píklady z fyzikální chemie IV - Chemická kinetika - Kinetika složitjších reakcí ešené píklady z fyzikální chemie V - Roztoky elektrolyt - Galvanické lánky a elektrodové dje ešené píklady z fyzikální chemie VI - Vybrané optické fyzikáln chemické metody - Koloidní soustavy Jak je z obsahu jednotlivých kapitol patrné, byla sbírka oproti skriptm L. Kišová, L. Trnková: Píklady z fyzikální chemie, PF MU, Brno 1991 rozšíena o kapitolu Vybrané optické fyzikáln chemické metody, obsah zbývajících kapitol z vtší ásti odpovídá citovaným skriptm. Sbírka ešené píklady z fyzikální chemie I VI je urena nejen studentm chemie na Pedagogické fakult v Brn, ale také pedagogm, nadaným studentm stedních škol, studentm chemie na jiných fakultách i vysokých školách jako doplující pomcka ke studiu obecné nebo fyzikální chemie a také všem ostatním zájemcm o chemii. Rádi bychom podkovali všem, kdo jakkoli napomohli pi tvorb a recenzi tohoto studijního materiálu a pedem také dkujeme všem, kteí svými radami a pipomínkami pispjí k odstranní dosud pehlédnutých nedostatk v textu. Brno, 2003 autoi 5

REJSTÍK A Absorbance... 11 Adsorbát... 67 Adsorbent... 67 Aktivita... 75 Analýza rozmrová... 10 Aplikace termochemických zákon na tepelné efekty fázových pemn Potebné vztahy... 103 ešené píklady... 103 B Bod eutektický... 84 Bod kryohydratický... 84 Bod trojný Definice... 85 ešené píklady... 86 C ástice alfa... 23 D Dj adiabatický... 14 Dj izobarický... 14 Dj izochorický... 15 Dj izotermický... 14 Délka vlnová... 57 Dráha optická... 11 E Efekt kryoskopický a ebulioskopický Potebné vztahy... 93 ešené píklady... 94 Energie kapalin povrchová... 49 Enthalpie... 17,98 F Faktor kompresibilitní... 16 H Hmotnost molární... 13,16,91,93 Hmotnost molární stední... 16 Hmotnost relativní atomová... 12 Hmotnost relativní molekulová... 12 Hustota... 8,13,93 I Ideální plyny smsi ešené píklady... 29 Index lomu... 8 Intenzita záení... 11 Izoterma Freundlichova... 67 Izoterma Langmuirova... 67 J Jednotka atomová hmotnostní... 12 K Kapacita molární tepelná... 17 Kapacita tepelná molární... 14 Kapacity tepelné... 18 Kapalina ideální... 46 Kapaliny Potebné vztahy... 46 ešené píklady... 50 Kapilára... 49 Koeficient absorpní molární... 11 Koeficient adsorpní... 67 Koeficient Joulev Thomsonv... 17 Koeficient rozdlovací... 75 Koncentrace látková... 91 Koncentrace molální... 94 Konstanta Avogadrova... 12,23 Konstanta ebulioskopická... 93,94 Konstanta Henryho... 75 Konstanta kryoskopická... 93,94 Konstanta mížková... 57 Konstanta plynová...14,17,18,47,91,93 Konstanta Poissonova... 14,18 Konstanta rozdlovací... 75 Konstanta rozpadová... 11 Konstanty z van der Waalsovy rovnice... 17 Kvašení... 24 M Maximum interferenní... 57 Meniskus... 49 Množství látkové... 12,13 Množství naadsorbované... 67 Modul pružnosti v tahu (tlaku)... 56 Molalita... 94 N Nadbytek povrchový... 67 Naptí normálové... 56 Naptí povrchové Mení metodou kapilární elevace (deprese) 49 Metoda mení odtrhovací metodou... 49 Naptí povrchové Mení metodou stalagmometrickou (kapkovou)... 49 6

O Objem kritický... 17 Objem molární... 13 Objem parciální... 15 Objem redukovaný... 17 P Pevné látky Potebné vztahy... 56 ešené píklady... 58 Plyn ideální ešené píklady... 19 Plyny potebné vztahy... 12 Plyny reálné ešené píklady... 40 Poet fází... 106 Poet složek... 106 Poet stup volnosti... 106 Podmínky normální... 12 Podmínky standardní... 12 Pravidlo pákové... 78 Prodloužení (zkrácení) relativní... 56 Pepoet mezi Celsiovou a Kelvinovou stupnicí12 R Refrakce specifická... 8 Rovina krystalová... 57 Rovnice Bernoulliova... 46 Rovnice Braggova... 57 Rovnice Clausiova Clapeyronova... 98 Rovnice kontinuity... 51 Rovnice Poissonova... 14 Rovnice stavová ideálního plynu... 14 Rovnice van der Waalsova... 16 Rovnováha kapalina pára Potebné vztahy... 98 ešené píklady... 98 Rovnováhy fázové... 67 Píklady k samostatnému ešení... 108 Rovnováhy na mezifází Potebné vztahy... 67 ešené píklady... 68 Rozdlení soustavy do dvou fází Potebné vztahy... 78 ešené píklady... 79 Rozdlovací rovnováhy, extrakce Potebné vztahy... 75 ešené píklady... 76 Rozpustnost plynu v kapalin... 75 Roztažnost teplotní délková... 56 Roztažnost teplotní délková sloupce kapalin... 48 Roztažnost teplotní objemová... 56 Roztažnost teplotní objemová kapalin... 48 Rychlost výtoku kapaliny z otvoru v široké nádob... 46 R ád maxima... 57 S Síla deformující... 56 Síla pružnosti... 56 Síla Stokesova... 46 Skupenské stavy látek... 12 Píklady k samostatnému ešení... 61 Skupenské teplo tání mrné... 93 Skupenské teplo varu mrné... 93 Smáení... 49 Sms eutektická... 81 Sms chladicí... 84 Souinitel (koeficient) teplotní délkové roztažnosti... 48 Souinitel (koeficient) teplotní objemové roztažnosti... 48 Systém ternární... 106 T Tlesa izotropní... 56 Tenze par složky roztoku... 87 Teorém korespondujících stav... 17 Tepelná kapacita pi konstantním tlaku molární 18 Teplo hydrataní... 103 Teplo rozpouštcí... 103 Teplo sublimaní molární... 104 Teplota inverzní... 17 Teplota kritická... 17 Teplota redukovaná termodynamická... 17 Teplota tání... 93 Teplota tuhnutí... 94 Teplota varu... 93 Tlak kritický... 17 Tlak nasycených par... viz Tlak osmotický... 6,9,92 Potebné vztahy... 91 ešené píklady... 91 Tlak parciální...15,32,33,34,35,36,37,62,63,75,87 Tlak redukovaný... 17 Tlak skutený vodních par... 16 U Urování jednotek fyzikálních veliin Pravidla... 6 Píklady k samostatnému ešení... 11 ešené píklady... 8 V Viskozita... 10,46 Mení prtokovým viskozimetrem... 47 Mení tlískovým viskozimetrem... 47 Závislost na teplot... 47 Vlhkost vzduchu relativní... 16 Z Zákon Amagatv... 15 Zákon Boylv Mariottev... 14 Zákon Daltonv... 15,87 Zákon druhý termochemický... 103 Zákon exponenciální radioaktivního rozpadu... 11 Zákon fází Gibbsv... 86 Potebné vztahy... 106 ešené píklady... 106 Zákon Gay Lussacv... 14 7

Zákon Henryho... 75 Zákon Hookv... 56 Zákon Charlesv... 15 Zákon Lambertv Beerv... 11 Zákon Newtonv druhý... 10 Zákon Ostwaldv... 15 Zákon první termochemický... 103 Zákon Raoultv... 87 Zákon Raoultv a Daltonv spojení Potebné vztahy... 87 ešené píklady... 88 Zákon rozdlovací... 75 Zákon Stokesv... 46 Záení rentgenové... 57 Zlomek molární... 13,16,87 8

9