RÓWNANIE CLAUSIUSA-CLAPEYRONA

Prezentacja na temat: "RÓWNANIE CLAUSIUSA-CLAPEYRONA"— Zapis prezentacji:

1 RÓWNANIE CLAUSIUSA-CLAPEYRONA
TERMODYNAMIKA ENERGIA SWOBODNA ENTALPIA SWOBODNA RÓWNANIE CLAUSIUSA-CLAPEYRONA Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

2 ( energia swobodna Helmholtza ) TERMODYNAMICZNA FUNKCJA STANU
ENERGIA SWOBODNA - F ( energia swobodna Helmholtza ) [ J ] , [J mol-1] TERMODYNAMICZNA FUNKCJA STANU dF = F2 – F F = F2 – F1 F = f ( T, V ) F = U - T S dF = dU - d ( T S ) = dU - T dS - S dT dF = dU - T dS Jeżeli T, V = const.: F = U - T S Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

3 PROCESY IZOTERMICZNO - IZOCHORYCZNE
T = const. , V = const. Dla procesu odwracalnego: Z pierwszej zasady termodynamiki: Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

4 Jeżeli T = const.: dF = Wel. F = W ZMIANA ENERGII SWOBODNEJ W ODWRACALNYM PROCESIE IZOTERMICZNYM JEST RÓWNA MAKSYMALNEJ PRACY JAKĄ UKŁAD MOŻE WYKONAĆ. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

5 dF = Wel. Jeżeli: Wel. = Wel.obj. = - p dV dF = - p dV Jeżeli T = const. i V = const.: dF = 0 F = 0 W IZOTERMICZNO - IZOCHORYCZNYM PROCESIE ODWRACALNYM ZMIANA ENERGII SWOBODNEJ JEST RÓWNA ZERO ( WARUNEK RÓWNOWAGI ). Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

6 F < 0 F = 0 F > 0 KRYTERIUM SAMORZUTNOŚCI PROCESÓW
Zmiana energii swobodnej (F) w procesie izotermiczno - izochorycznym pozwala określić, czy dany proces jest samorzutny czy też nie. KRYTERIUM SAMORZUTNOŚCI PROCESÓW T, V = const. F < 0 proces może przebiegać samorzutnie ( W < 0 - układ wykonuje pracę ) F = 0 proces odwracalny ( układ znajduje się w stanie równowagi ) F > 0 proces nie może przebiegać samorzutnie ( mógłby zajść pod warunkiem dostarczenia do układu energii z zewnątrz, bo W > 0 , czyli praca musi być dostarczona z zewnątrz ) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

7 dF = - S dT - p dV F = - S T - p V
Jeżeli: Wel. = Wel.obj. = - p dV dF = - S dT - p dV F = - S T - p V F = f ( T, V ) Wartości bezwzględne energii swobodnej ( F ) nie są znane Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

8 ZALEŻNOŚĆ ENERGII SWOBODNEJ OD TEMPERATURY
RÓWNANIE GIBBSA - HELMHOLTZA Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

9 G = H - T S dG = dH - T dS G = H - T S
ENTALPIA SWOBODNA - G ( POTENCJAŁ TERMODYNAMICZNY, FUNKCJA GIBBSA ) [ J ] , [J mol-1] TERMODYNAMICZNA FUNKCJA STANU dG = G2 – G G = G2 – G1 G = f ( T, p ) G = f ( T, p, nij ) G = H - T S dG = dH - d ( T S ) = dH - T dS - S dT dG = dH - T dS Jeżeli T, p = const.: G = H - T S Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

10 PROCESY IZOTERMICZNO - IZOBARYCZNE
T = const. , p = const. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

11 ZMIANA ENTALPII SWOBODNEJ W ODWRACALNYM PROCESIE IZOTERMICZNO - IZOBARYCZNYM JEST RÓWNA MAKSYMALNEJ PRACY NIEOBJĘTOŚCIOWEJ WYKONANEJ PRZEZ UKŁAD. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

12 G = H - T S Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

13 Jeżeli T = const. i p = const.:
dG = - S dT + V dp G = - S T + V p Jeżeli T = const. i p = const.: dG = 0 G = 0 W IZOTERMICZNO - IZOBARYCZNYM PROCESIE ODWRACALNYM ZMIANA ENTALPII SWOBODNEJ JEST RÓWNA ZERO ( WARUNEK RÓWNOWAGI ). Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

14 G < 0 G = 0 G > 0 KRYTERIUM SAMORZUTNOŚCI PROCESÓW
Zmiana entalpii swobodnej (G) w procesie izotermiczno - izobarycznym pozwala określić, czy dany proces jest samorzutny czy też nie. KRYTERIUM SAMORZUTNOŚCI PROCESÓW T, p = const. G < 0 proces może przebiegać samorzutnie G = 0 proces odwracalny ( układ znajduje się w stanie równowagi ) G > 0 proces nie może przebiegać samorzutnie ( mógłby zajść pod warunkiem dostarczenia do układu energii z zewnątrz) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

15 G = H - T S Udziały H i S decydujące o samorzutności procesu
Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

16 dG = - S dT + V dp G = f ( T, p ) Wartości bezwzględne entalpii swobodnej ( G ) nie są znane Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

17 ZA STAN STANDARDOWY SUBSTANCJI PRZYJMUJE SIĘ CZYSTĄ SUBSTANCJĘ POD CIŚNIENIEM 1 bar = 105 Pa.
Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

18 RÓŻNICA MIĘDZY GrO I Gr
Wielkość GrO przedstawia zmianę entalpii swobodnej wywołaną przebiegiem reakcji, gdy czyste substraty reagują, dając czyste produkty, a wszystkie reagenty występują w stanie standardowym. Wielkość Gr przedstawia zmianę entalpii swobodnej wywołaną przebiegiem reakcji, gdy reakcja zachodzi w mieszaninie reagentów o określonym składzie. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

19 OBLICZANIE ZMIAN ENTALPII SWOBODNEJ
DOWOLNY PROCES REAKCJE CHEMICZNE Gr > reakcja endoergiczna Gr < reakcja egzoergiczna Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

20   .......... ZALEŻNOŚĆ ENTALPII SWOBODNEJ OD TEMPERATURY
RÓWNANIE GIBBSA - HELMHOLTZA Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

21 ZALEŻNOŚĆ ENTALPII SWOBODNEJ OD CIŚNIENIA
Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

22 Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

23 ZWIĄZKI POMIĘDZY FUNKCJAMI TERMODYNAMICZNYMI
Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ