Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

«Молекулярна фізика та термодинаміка» - Coggle Diagram

- - - - Графічна залежність поверхневого натягу від концентрації речовини називається ізотермою поверхневого натягу.
    - - Радіус кривизни (ВС) показує ступінь вигнутості задньої поверхні лінзи.
      - Сферичність краплі
  - - - Капіляри (від лат. capillaris — волосяний) — трубки з дуже вузьким каналом, система з'єднаних пор, наприклад, у гірських породах
      - Капілярність
        
        Капіля́рність (рос. капиллярность; англ. capillarity; нім. Kapilarität f) — явище зміни висоти рівня рідини в капілярах, що пов'язане із змочуванням поверхні мікропор і капілярів рідиною.
      - Капілярне підняття
        
        Капілярне підняття — це явище самовільного підйому рідини у вузьких каналах (капілярах) всупереч силі тяжіння. Це частина загального поняття капілярності, яка виникає на межі розподілу фаз (наприклад, рідини, газу та твердого тіла).
      - Капілярна депресія
        
        Капілярна депресія — це явище опускання рівня рідини у вузькій трубці (капілярі) нижче рівня рідини в посудині, куди ця трубка занурена.
      - Капілярні хвилі
        
        Вітер, що дме по поверхні води, створює невеликі порушення, звані капілярними хвилями, або брижі, які починаються від ніжного бризу (рис. 10.2.1). Капілярні хвилі мають округлий гребінь з V-подібним жолобом, а довжини хвиль менше 1,7 см.
  - - - Змочування Явище змочування: сили притягання між молекулами рідини і твердого тіла переважають сили притягання між молекулами рідини. Незмочування Явище незмочування: сили притягання між молекулами рідини переважають сили притягання між молекулами рідини і твердого тіла
      - є кут, який нанесена крапля рідини у рівноважному стані утворює з твердою поверхнею або з поверхнею рідини, що з нею не змішується. Його визначають як кут між поверхнею твердого тіла (або рідини, що не змішується) і дотичною в точці стикання трьох фаз (рис. 1) і називають крайовим кутом, або кутом змочування (θ).
        
        Крайовий кут (кут змочування)
      - Теплота змочування
        
        Теплота змочування – зменшення повної поверхневої енергії твердого тіла при перенесенні його з повітря або вакууму у рідину, віднесене до одиниці маси зволожуваного тіла.
    - - Гістерезис змочування – здатність рідини утворювати при контакті з твердим тілом декілька стійких крайових кутів, відмінних по значенню від рівноважного. Він є найбільш чутливим індикатором змін, які відбуваються на поверхні твердого тіла під впливом флота- ційних реагентів (наприклад, поверхнево-активних речовин).
  - - - Гідрофо́бність (англ. hydrophoby, water-repellency) — властивість деяких речовин не змочуватися та відштовхувати воду. Гідрофобність — окремий випадок ліофобності. Гідрофобність вважають малим ступенем гідрофільності, оскільки цілковито гідрофобних речовин не існує.
  - - - Когезія (лат. cohaesus — зв'язаний, зчеплений, англ. cohesion, нім. Kohäsion f) — зчеплення одна до одної частинок (молекул, іонів, атомів), що становлять одну фазу, яке приводить до їх об'єднання у єдине ціле.
  - - - Поверхне́во-акти́вні речови́ни (ПАР, сурфактанти, детергенти) — хімічні речовини, які знижують поверхневий натяг рідини, полегшуючи розтікання, у тому числі знижуючи поверхневий натяг на межі двох рідин
    - - Поверхнево-інактивні речовини (ПІР) — електроліти, іони яких оточені сольватною оболонкою, що перешкоджає виходу іона в поверхневий шар. ПІР добре розчинні в розчиннику і більш полярні, ніж чистий розчинник.
- - - - Внутрішня енергія тіла — це сума кінетичної енергії теплового руху частинок, із яких складається тіло, і потенціальної енергії їхньої взаємодії.
    - - Термодинам́ічна сист́ема (англ. thermodynamic system) — об'єкт вивчення термодинаміки, сукупність матеріальних тіл, які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними енергією і частинками.
    - - Пара́метри ста́ну — фізичні величини, що характеризують стан термодинамічної системи: температура, тиск, питомий об'єм, електрична поляризація та ін. Розрізняють екстенсивні параметри стану, пропорційні масі системи, й інтенсивні параметри стану, які не залежать від маси системи.
      - Рівняння стану
        
        Рівня́ння ста́ну — співвідношення між тиском p, об'ємом V і температурою Т фізично однорідної системи, що перебуває в стані термодинамічної рівноваги.
    - - Адіабатна система
        
        Адіабатична система – це термодинамічна концепція, в якій система не обмінюється теплом з навколишнім середовищем. Іншими словами, вона не отримує і не втрачає теплову енергію. Термін “адіабатний” походить від грецького “adiabatos”, що означає непрохідний, відображаючи ідею бар'єру, через який тепло не може пройти.
      - Ізольована система — це система тіл, яка не одержує і не віддає енергію, а зменшення або збільшення внутрішньої енергії тіл системи відбувається лише внаслідок теплопередачі між тілами цієї системи.
    - - Термодинамічна рівновага
        
        Квазістатичний процес
        
        рівноважний (квазістатичний) процес — процес, при якому тіло (система тіл) проходить неперервний ряд рівноважних станів.
        
        Рівнова́га термодинамі́чної систе́ми або термодинамічна рівновага — стан, при якому термодинамічні параметри усіх тіл, що входять у термодинамічну систему тривалий час не змінюються. Такий стан є тоді, коли тиск, температура і хімічний склад системи в усіх її частинах є однаковими.
      - Таким чином, число ступенів свободи одноатомної молекули дорівнює трьом, двоатомної – п'яти і багатоатомної − шести. Число ступенів свободи позначають буквою i.
  - - - Кі́лькість теплоти́ (кі́лькість тепла́) або просто теплота́ — це фізична величина, що відповідає енергії, перенесення якої між двома тілами (різними ділянками тіла) здійснюється за рахунок різниці температур без виконання механічної роботи і не зв'язана з перенесенням речовини від одного тіла до іншого.
    - - Робóта є однією з основних фізичних величин. В механіці елементарна робота визначається як
        
        δA\=(F→,dr→),
        
        де F→ — сила, а dr→ — елементарне (нескінченно мале) переміщення.
        
        Елементарна робота термодинамічної системи над зовнішнім середовищем може бути обчислена так:
        
        δA\=(F→,dr→)\=P(dS→,dr→)\=PdV,
        
        де dS→ — нормаль елементарної (нескінченно малою) площі, P — тиск і dV — нескінченно мале збільшення об'єма.
        
        Робота в процес 1→2, таким чином, виражається так:
        
        A\=∫(1→2)PdV.
        
        Величина роботи залежить від шляху, по якому термодинамічна система переходить зі стану 1 в стан 2, і не є функцією стану системи. Такі величини називають функціями процесу.
    - - Формула для обчислення роботи газу в разі ізобраного розширення або стиснення виглядає наступним чином:
        
        W = -PΔV
        
        де W - робота газу (у джоулях або кіловат-годинах), P - тиск газу (у паскалях), ΔV - зміна об'єму газу (у метрах кубічних).
        
        Зверніть увагу, що знак мінус перед рівнянням вказує на те, що робота газу відбувається проти зовнішнього тиску, а отже, газ витрачає енергію на здійснення цієї роботи.
    - - Теплоє́мність — фізична величина, яка визначається кількістю тепла, яке потрібно надати тілу для зміни його температури на один кельвін. Поняття теплоємності ввів шотландський фізик і хімік Джозеф Блек. Позначається здебільшого великою латинською літерою C.
      - Питома теплоємність
        
        Q — кількість теплоти; m — маса речовини; ∆t— зміна температури; c — питома теплоємність речовини. Питома теплоємність речовини — це фізична величина, що характеризує речовину і чисельно дорівнює кількості теплоти, яку необхідно передати речовині масою 1 кг, щоб нагріти її на 1 °С.
      - Молярна теплоємність
        
        Молярна теплоємність – це важливе поняття термодинаміки, яке характеризує здатність одного моля речовини поглинати тепло під час зміни температури. Це ключовий показник у вивченні теплових властивостей речовин, теплових процесів і енергетичних характеристик хімічних реакцій.
      - Теплоємність при сталому об'ємі
        
        Молярна теплоємність при сталому об'ємі (Cm,V)
        Цей параметр описує теплоємність речовини, якщо її об'єм залишається незмінним під час нагрівання. У закритій системі, де об'єм фіксований, усе тепло спрямовується на збільшення внутрішньої енергії речовини.
      - Теплоємність при сталому тиску
    - - Фізичний зміст універсальної газової сталої можна також встановити з рівняння Майєра: Cp = CV + R, де Ср, СV – відповідно ізобарна та ізохорна молярні теплоємності ідеального газу. Тобто R вказує, на скільки молярна теплоємність при ізобаричному нагріванні більша, ніж при ізохоричному.
  - - - Ентальпія - це вміст тепла в системі. Зміна ентальпії реакції приблизно еквівалентна кількості енергії, втраченої або отриманої під час реакції. Реакція сприятлива, якщо ентальпія системи зменшується над реакцією.
    - - Ендотермічна реакція
        
        Е́ндотермі́чна реа́кція — хімічна або ядерна реакція, яка супроводжується поглинанням тепла (наприклад, розклад вапняку на негашене вапно й вуглекислий газ). Протилежний термін — екзотермічна реакція. яка є додатньою, продуктів реакції та вихідних реагентів.
      - еакції, що протікають з виділенням теплоти, називаються екзотермічними. Реакції, що протікають з поглинанням теплоти, називаються ендотермічними
    - - Кількість виділеної (або поглиненої) у ході реакції теплоти називають тепловим ефектом реакції (ТЕ).
    - - Зако́н Ге́сса — тепловий ефект хімічної реакції при постійному об'ємі або тиску (коли відсутня не пов'язана з розширенням робота) не залежить від шляху реакції, а лише від початкового й кінцевого станів системи.
    - - Станда́ртна ентальпі́я утво́рення, стандартна теплота утворення — теплота, яка виділяється або поглинається при утворенні 1 моля даної хімічної сполуки з простих речовин при стандартних умовах (р = 105 Па, T = 298 К).
    - - Ентальпія згорання[ред. | ред. код]
        Ентальпія згорання — зміна ентальпії, коли один моль сполуки повністю згорає в надлишку кисню. Весь вуглець сполуки при тому перетворюється CO2(g), водень — у H2O(г), сірка — в SO2(g), азот — в N2(g). Утворені продукти перебувають у своєму природному фізичному стані за цих умов.
    - - Станда́ртний стан — сукупність термодинамічних умов, які застосовуються для оцінки термодинамічних величин. Стандартний стан розрізняють залежно від станів речовин: для чистих газів стандартний стан (умовний) описується стандартним тиском 105 Па.
    - - Термохімічне рівняння (рос. термохимическое уравнение, англ. thermochemical equation) — стехіометричний запис хімічної реакції, що включає як кількість і природу реагентів, так i тепловий ефект реакції, і де вказуються також стан реагентів та інколи температура й тиск, за яких вона відбувається.
  - - - Ентропія (фізика) — фізична величина, яка в спостережуваних явищах і процесах характеризує знецінювання (розсіювання) енергії, зумовлене перетворенням усіх її видів на теплову і рівномірним розподілом тепла між тілами (вирівнювання їхніх температур).
    - - У термодинаміці, оборо́тний процес означає перехід від одного термодинамічного стану системи до іншого, якщо зворотний перехід можна здійснити без будь-яких змін у оточуючих тілах.
    - - Статистичний вага — фізична величина, визначальна в квантової механіки і квантової статистики кількість різних квантових станів системи з однаковою енергією (синонім: кратність виродження енергетичного рівня). У статистичної фізики та термодинаміки статистичними вагою називають кількість способів (станів системи), якими може бути реалізовано даний макроскопічний стан статистичної системи. Статистичний вага зазвичай позначається символами Γ, g, w, W або Ω.
        
        За вищенаведеним визначенням, статистичний вага є безрозмірнісним цілим числом, більшим або рівним одиниці, w⩾1. Іноді статвагу називають термодинамічною ймовірністю, хоча необхідно зазначити, що ймовірність зазвичай визначається як дійсне число в інтервалі від 0 до 1.
        
        При розгляді квантових систем з безперервним спектром енергії під статистичною вагою зазвичай розуміють кількість квантових станів, що припадають на певний енергетичний інтервал. У такому визначенні статвес має розмірність зворотного енергії.
        
        У квазікласическому наближенні мірою статистичного ваги служить фазовий об'єм системи, що припадає на певний інтервал енергії. Якщо система має n ступенів свободи, то фазовий об'єм і відповідний статистичний вага виражається в одиницях hn, де h — постійна Планка.
        
        Ентропія S системи і її статистичний вага пов'язані співвідношенням Больцмана: S \= k ln w (тут k — постійна Больцмана).
        
        Статистична вага, визначена через фазовий об'єм або кількість мікростанів, є мультиплікативної фізичною величиною: якщо система складається з двох невзаємодіючих підсистем з статвесами w1 і w2, то загальний статистичний вага системи W \= w1w
    - - Необоротний процес це?
        Необоротний Це процеси, пов'язані з нерівновагою (наприклад, неконтрольоване розширення). Асоціюйте такі речі, як тертя, реальні машини, залежні від часу процеси. Системи втрачають енергію в навколишнє середовище у вигляді відпрацьованого тепла, шуму або вібрації.
    - - Хтось може пояснити рівняння ентропії Больцмана? (S=klog(W) або S=kln(W))
    - - Ентропію також називають мірою хаосу. Ілюстрація самочинного нерівноважного процесу в ізольованій системі. Після зняття перегородки газ розповсюджується у всьому об'ємі, переходить із впорядкованого стану (всі частинки ліворуч) до безладу (всі частинки будь-де). При такому процесі ентропія зростає.
    - - Адіабати́чний проце́с, адіабатний процес — термодинамічний процес, за якого фізична система не отримує теплоти ззовні та не віддає її, тобто без теплообміну з навколишнім середовищем (δQ = 0).
    - - information entropy) — це усереднена швидкість, із якою продукує інформацію стохастичне джерело даних. Два біти ентропії: у випадку двох справедливих підкидань монети, ентропія інформації в бітах є логарифмом за основою 2 з числа можливих результатів; за двох монет існує чотири можливі результати, та два біти ентропії.
  - - - Енергія Гельмгольца (ізохорно-ізотермічний потенціал)
        
        Енергія Гельмгольца (або ізохорно-ізотермічний потенціал, вільна енергія Гельмгольца) — це характеристична функція стану термодинамічної системи, яка визначає рівноважні характеристики системи при постійній температурі ((T)) та об'ємі ((V)
      - Енергія Гіббса (
        
        𝐺
        
        \=𝐻
        
        −𝑇𝑆
        
        ) — це термодинамічний потенціал, що визначає можливість самочинного перебігу процесів (зокрема хімічних реакцій) при постійних тиску та температурі (
        
        𝑝
        
        ,
        
        𝑇
        
        \=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
        
        ). Вона показує максимальну корисну роботу, яку система може виконати, а зменшення енергії Гіббса (
        
        Δ𝐺
        
        <0
        
        ) є критерієм самочинності реакції.
    - - Спорідненість хімічної реакції
        
        Хімічна спорідненість — це характеристика здатності речовин до хімічної взаємодії між собою, що визначає напрямок і ступінь перебігу хімічної реакції до досягнення стану рівноваги. Це міра того, наскільки сильно речовини "прагнуть" перетворитися на продукти.
      - Хімічний потенціал ((\mu _{i})) — це термодинамічна функція, яка визначає зміну енергії Гіббса системи при додаванні однієї частинки (або моля) речовини (i) за сталих температури ((T)), тиску ((P)) та кількості інших компонентів. Він характеризує «інтенсивність» переходу речовини, визначаючи напрямок дифузії та фазових переходів (речовина переходить від вищого потенціалу до нижчого).
    - - Співвідношення Максвелла (термодинамічні) — це чотири фундаментальні тотожності, що пов'язують частинні похідні ентропії, температури, тиску та об'єму, випливаючи з рівності змішаних похідних термодинамічних потенціалів. Вони дозволяють обчислювати важковимірні величини (наприклад, ентропію) через експериментально вимірні (тиск, об'єм, температура)
    - - Основною умовою самочинного (самовільного) перебігу процесу є зменшення енергії системи та підвищення її невпорядкованості (ентропії), що загалом відповідає зменшенню енергії Гіббса ((\Delta G < 0)) або Гельмгольца за постійних температури й тиску. Процеси йдуть у напрямку досягнення рівноваги без зовнішнього втручання.
    - - Зв'язана енергія
        
        Зв'язана енергія — це частина загальної внутрішньої енергії системи ((TS)), яка через ентропію ((S)) та температуру ((T)) не може бути перетворена на корисну роботу, а виділяється або поглинається лише у формі тепла. Вона є функцією стану та частиною енергії Гіббса, яка залишається недієздатною в ізотермічних процесах.
      - Вільна енергія — це частина внутрішньої енергії термодинамічної системи ((U)), яку можна перетворити на корисну роботу при постійній температурі. Вона визначає можливість самовільного перебігу процесів: спонтанні зміни відбуваються лише тоді, коли вільна енергія зменшується ((\Delta F < 0) або (\Delta G < 0)).
    - - Парціальні молярні величини (англ. partial molar quantities) — це термодинамічні характеристики, які показують зміну екстенсивної властивості системи ((X)) при додаванні 1 моль компонента (i) до великої кількості суміші (розчину) при сталій температурі ((T)), тиску ((P)) та незмінній кількості інших компонентів ((n_{j\ne i})
    - - Термодинамічна активність ((a)) — це безрозмірна величина, що описує ефективну концентрацію компонента в реальній системі (розчині чи суміші), яка визначає його реальну участь у хімічних реакціях та фазових переходах, враховуючи відхилення від ідеальності. Вона відображає тенденцію речовини виділитися з розчину.
  - - - Цикл Карно — це теоретичний ідеальний термодинамічний цикл, який забезпечує максимальний коефіцієнт корисної дії (ККД) теплової машини, що працює між двома тепловими резервуарами з фіксованими температурами: нагрівачем ((T{1})) та холодильником ((T{2})). Цикл складається з двох ізотермічних та двох адіабатних процесів
    - - Коефіцієнт корисної дії (ККД) — це фізична величина, що визначає ефективність системи або механізму, показуючи відношення корисної виконаної роботи ((A{кор})) до загальної витраченої енергії ((A{затр})). ККД завжди менше 100% (або 1), оскільки частина енергії втрачається через тертя або інші процеси
    - - Ізобаричний процес
        
        Ізохоричний процес
        
        Ізохорний процес (або ізохоричний) — це термодинамічний процес, що протікає при сталому об'ємі ((V = \text{const})), сталій масі газу та незмінній молекулярній структурі. Газ не виконує роботи ((A = 0)), а вся передана йому теплота витрачається на зміну внутрішньої енергії ((Q = \Delta U)). Процес описується законом Шарля ((p_1/T_1 = p_2/T_2))
        
        Ізобарний процес (від грец. ísos — рівний, báros — вага) — це термодинамічний процес, що протікає при сталому тиску ((p = \text{const}), (dp = 0)) та незмінній масі газу. При цьому об'єм ((V)) та температура ((T)) змінюються. Цей процес описується законом Гей-Люссака, згідно з яким об'єм прямо пропорційний абсолютній температурі
      - Ізотермічний процес — це термодинамічний процес, що відбувається при сталій температурі ((T = \text{const})) і сталій масі речовини. При цьому тиск газу змінюється обернено пропорційно до його об'єму (закон Бойля-Маріотта), що описується рівнянням (pV = \text{const}). Під час ізотермічного розширення газ вбирає тепло, а при стисненні — віддає.
    - - Дроселювання (ефект Джоуля — Томпсона) — це зміна температури газу або пари при адіабатичному розширенні під час протікання крізь місцевий опір (вентиль, пористу перегородку) без здійснення зовнішньої роботи. Зазвичай призводить до охолодження реальних газів, що широко використовується для скраплення газів та в холодильних установках.
    - - Ентальпія фазового переходу
        
        Ви абсолютно правильно і точно описали, що таке ентальпія фазового переходу (\(\Delta H_{tr}\)).
        
        Ось ключові аспекти вашого визначення, які варто підкреслити:
        
        Умови: Відбувається при постійних тиску (\(P = \text{const}\)) та температурі (\(T = \text{const}\)).
        
        Фізичний зміст: Це «прихована» теплота. Вона не витрачається на підвищення температури, а йде виключно на руйнування або перебудову міжмолекулярних зв'язків (зміну структури).
        
        Одиниці вимірювання: Дж/моль або кДж/моль.
        
        Основні типи ентальпій фазових переходів:
        
        Ентальпія плавлення (\(\Delta H_{pl}\)): Тверде тіло \(\rightarrow \) Рідина (процес завжди ендотермічний, \(\Delta H > 0\)).
        
        Ентальпія випаровування (\(\Delta H_{vap}\)): Рідина \(\rightarrow \) Газ (ендотермічний, \(\Delta H > 0\)).
        
        Ентальпія сублімації (\(\Delta H_{sub}\)): Тверде тіло \(\rightarrow \) Газ (ендотермічний, \(\Delta H > 0\)).
        
        Ентальпія кристалізації/конденсації: Зворотні процеси (екзотермічні, \(\Delta H < 0\)).
        
        Для більшості речовин виконується правило: \(\Delta H_{sub} = \Delta H_{pl} + \Delta H_{vap}\).
      - Фазовий перехід — це зміна агрегатного стану речовини (твердий, рідкий, газоподібний) або її внутрішньої структури при зміні температури чи тиску. Це процес, при якому речовина переходить з однієї фази в іншу, наприклад, при плавленні (тверде тіло -> рідина) або випаровуванні (рідина -> пара).
    - - Хімічна рівновага — це динамічний стан оборотної реакції, за якого швидкості прямої та зворотної реакцій однакові, а концентрації реагентів і продуктів залишаються незмінними. Вона є динамічною, оскільки молекули продовжують взаємодіяти, але їх загальна кількість не змінюється. Рівновага зміщується при зміні температури, тиску або концентрації речовин, підпорядковуючись принципу Ле Шательє.