CHIMICA FISICA 1 (MODULO A)

A.A. di erogazione 2016/2017

Laurea triennale in CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
 (A.A. 2016/2017)

Docenti

LA ROCCA MARIO VINCENZO
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
CHIMICA FISICA (CHIM/02)
Attivita' formativa capogruppo: 
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
56
Dettaglio ore: 
Lezione (32 ore), Laboratorio (24 ore)

Riportare una descrizione delle conoscenze, competenze e abilità che lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito al termine del corso, eventualmente facendo riferimento ai descrittori di Dublino.

Conoscenza dei principali processi termodinamici, delle grandezze in gioco e del loro significato fisico e chimico, sia a livello macroscopico che microscopico;
Capacità di selezionare i concetti, le formule ed equazioni da applicare nella risoluzione dei problemi quantitativi e nell’analisi di dati sperimentali o delle caratteristiche quantitative di sistemi macroscopici; capacità di estrapolazione e di semplificazione di sistemi complessi da sottoporre all’analisi termodinamica;
Valutazione dell’impatto di semplificazioni quantitative, degli errori connessi e delle differenze tra vari processi, sistemi e stati fisici.
Abilità nel trasferire le proprie intuizioni e analisi al gruppo di lavoro.

Riportare una descrizione delle conoscenze, competenze e abilità che lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito al termine del corso, eventualmente facendo riferimento ai descrittori di Dublino.

Conoscenza dei principali processi termodinamici, delle grandezze in gioco e del loro significato fisico e chimico, sia a livello macroscopico che microscopico;
Capacità di selezionare i concetti, le formule ed equazioni da applicare nella risoluzione dei problemi quantitativi e nell’analisi di dati sperimentali o delle caratteristiche quantitative di sistemi macroscopici; capacità di estrapolazione e di semplificazione di sistemi complessi da sottoporre all’analisi termodinamica;
Valutazione dell’impatto di semplificazioni quantitative, degli errori connessi e delle differenze tra vari processi, sistemi e stati fisici.
Abilità nel trasferire le proprie intuizioni e analisi al gruppo di lavoro.

Introduzione alla Chimica Fisica e alle sue varie branche.

Principi e definizioni. Sistema e Ambiente. Sistemi aperti, chiusi, isolati e adiabatici. Modelli e astrazioni. Punti di vista Macroscopico e Microscopico: il concetto di molecola ed i suoi aggregati. Grandezze macroscopiche, definizione astratta di temperatura e equilibrio termico.

Principio zero della termodinamica. Equazione di stato sperimentale. Variabili di stato.

I Gas: le leggi dei gas ideali (Boyle, Charles, Gay-Lussac, Avogadro); diagrammi pVT; Equazione di stato dei gas ideali. Teoria cinetica dei gas. Esempi di processi spontanei e disordine molecolare/energetico. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann delle velocità. I gas reali: interazioni molecolari, fattore di compressione; i cambiamenti di fase e le costanti critiche; equazione di van der Waals e altre equazioni di stato; principio degli stati corrispondenti.

Prima legge della termodinamica

Calore, lavoro, energia interna; conservazione dell'energia; lavoro di compressione e di espansione; espansioni isoterme; capacità termica a volume costante e pressione costante; relazione tra Cp e Cv; relazione tra struttura molecolare, stato fisico e calore specifico. Entalpia; variazioni di entalpia con la temperatura; entalpia standard di trasformazione, legge di Hess, entalpia di formazione, ciclo di Born-Haber; legge di Kirchhoff; funzioni di stato; variazioni di energia interna; coefficiente di espansione; compressibilità isoterma; coefficiente di Joule-Thomson; espansioni adiabatiche.

Seconda legge della termodinamica

Processi spontanei, definizione statistica e termodinamica dell'entropia: variazione di entropia nei processi irreversibili; disuguaglianza di Clausius; variazioni di entropia in processi specifici; misure di entropia; Entropia di un gas ideale. Teorema di Nernst e terza legge della termodinamica; efficienza di processi termici: lavoro massimo, ciclo di Carnot, scala termodinamica delle temperature; refrigerazione; energia di Gibbs; funzioni di Gibbs molari standard; equazione fondamentale della termodinamical; proprietà della funzione di Gibbs: equazione di Gibbs-Helmholtz; potenziale chimico di un gas perfetto; gas reali e fugacità; stati standard; sistemi aperti e potenziale chimico: equazione fondamentale. Trasformazioni fisiche di sostanze pure

Diagrammi di fase; equilibrio di fase; equazione di Clapeyron; equilibrio solido-liquido, liquido-vapore e solido-vapore; equazione di Clausius-Clapeyron; transizioni di fase. Proprietà di miscele semplici

Grandezze parziali molari; equazione di Gibbs-Duhem; funzione di Gibbs, entalpia, entropia di mescolamento; potenziale chimico dei liquidi; soluzioni ideali: legge di Raoult, legge di Henry; miscele di liquidi; proprietà colligative: innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico, solubilità, osmosi; miscele di liquidi volatili: diagrammi tensione di vapore-composizione e temperatura-composizione; distillazione, azeotropi; soluzioni reali: coefficiente di attività, stati standard del solvente e del soluto.

Equilibrio chimico

Funzione di Gibbs di reazione; equilibrio di reazione; composizione all'equilibrio; costante di equilibrio e funzione di Gibbs standard di reazione; influenza della pressione e della temperatura sull'equilibrio: principio di Le Chatelier; equazione di van't Hoff; esempi di equilibri di reazione.

Introduzione alla Chimica Fisica e alle sue varie branche.

Principi e definizioni. Sistema e Ambiente. Sistemi aperti, chiusi, isolati e adiabatici. Modelli e astrazioni. Punti di vista Macroscopico e Microscopico: il concetto di molecola ed i suoi aggregati. Grandezze macroscopiche, definizione astratta di temperatura e equilibrio termico.

Principio zero della termodinamica. Equazione di stato sperimentale. Variabili di stato.

I Gas: le leggi dei gas ideali (Boyle, Charles, Gay-Lussac, Avogadro); diagrammi pVT; Equazione di stato dei gas ideali. Teoria cinetica dei gas. Esempi di processi spontanei e disordine molecolare/energetico. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann delle velocità. I gas reali: interazioni molecolari, fattore di compressione; i cambiamenti di fase e le costanti critiche; equazione di van der Waals e altre equazioni di stato; principio degli stati corrispondenti.

Prima legge della termodinamica

Calore, lavoro, energia interna; conservazione dell'energia; lavoro di compressione e di espansione; espansioni isoterme; capacità termica a volume costante e pressione costante; relazione tra Cp e Cv; relazione tra struttura molecolare, stato fisico e calore specifico. Entalpia; variazioni di entalpia con la temperatura; entalpia standard di trasformazione, legge di Hess, entalpia di formazione, ciclo di Born-Haber; legge di Kirchhoff; funzioni di stato; variazioni di energia interna; coefficiente di espansione; compressibilità isoterma; coefficiente di Joule-Thomson; espansioni adiabatiche.

Seconda legge della termodinamica

Processi spontanei, definizione statistica e termodinamica dell'entropia: variazione di entropia nei processi irreversibili; disuguaglianza di Clausius; variazioni di entropia in processi specifici; misure di entropia; Entropia di un gas ideale. Teorema di Nernst e terza legge della termodinamica; efficienza di processi termici: lavoro massimo, ciclo di Carnot, scala termodinamica delle temperature; refrigerazione; energia di Gibbs; funzioni di Gibbs molari standard; equazione fondamentale della termodinamical; proprietà della funzione di Gibbs: equazione di Gibbs-Helmholtz; potenziale chimico di un gas perfetto; gas reali e fugacità; stati standard; sistemi aperti e potenziale chimico: equazione fondamentale. Trasformazioni fisiche di sostanze pure

Diagrammi di fase; equilibrio di fase; equazione di Clapeyron; equilibrio solido-liquido, liquido-vapore e solido-vapore; equazione di Clausius-Clapeyron; transizioni di fase. Proprietà di miscele semplici

Grandezze parziali molari; equazione di Gibbs-Duhem; funzione di Gibbs, entalpia, entropia di mescolamento; potenziale chimico dei liquidi; soluzioni ideali: legge di Raoult, legge di Henry; miscele di liquidi; proprietà colligative: innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico, solubilità, osmosi; miscele di liquidi volatili: diagrammi tensione di vapore-composizione e temperatura-composizione; distillazione, azeotropi; soluzioni reali: coefficiente di attività, stati standard del solvente e del soluto.

Equilibrio chimico

Funzione di Gibbs di reazione; equilibrio di reazione; composizione all'equilibrio; costante di equilibrio e funzione di Gibbs standard di reazione; influenza della pressione e della temperatura sull'equilibrio: principio di Le Chatelier; equazione di van't Hoff; esempi di equilibri di reazione.