De viktigste formlene
Transcription
De viktigste formlene
De viktigste formlene i KJ1042 Kollisjonstall ZAB √ πr2 (uA 2 uB 2 )1/2 NA NB = AB V2 ZA = 2πd2A uA NA V Midlere fri veilengde λA = uA V =√ zA 2πd2A NA Ideell gasslov. Antar at gassmolekylene ikke har utstrekning, at det ikke virker krefter mellom dem og at de er kontinuerlig bevegelse. P V = nRT Van der Waals tilstandslikning n2 P + a 2 (V − nb) = nRT V Virialutviklingen. Gjelder for ideelle gasser. P Vm = 1 + B 0 P + C 0 P 2 + D0 P 3 + · · · RT P Vm 1 1 1 Z= =1+B + C 2 + D 3 + ··· RT Vm Vm Vm Z= Varmekapasitet C= dq dT CP = CV + nR Termodynamikkens første lov Z ∆U = q + w T2 ∆U = Z T2 dU = CV dT T1 T1 For enatomig ideell gass U = 23 nRT CV = 32 nR CP = 52 nR For en toatomig ideell gass U = 72 nRT CV = 52 nR CP = 92 nR Entalpi Z H = U + PV T2 ∆H = CP dT T1 ∆H > 0 ⇔ Endoterm prosess ∆H < 0 ⇔ Eksoterm prosess Isoterme prosesser ∆U og ∆H er lik null for isoterme prosesser 1 Endring i entalpi Z T2 ∆CP dT ∆H2 = ∆H1 + T1 Diverse beregninger av q og w Z T2 qV = Z T2 dqV = T1 Z T2 qP = CV dT T1 Z T2 dqP = CP dT T1 Z V2 T1 P dV = −nRT ln wrev = V1 V2 V1 wirr = −P2 (V2 − V1 ) Adiabatisk tilstandslikning. Gjelder for en adiabatisk prosess (lukket system) P1 V1γ = P2 V2γ der γ = CP CV For en adiabatisk prosess er qrev = 0 etter definisjonen. Virkningsgrad for en Carnot-maskin ηc = Pout wrev Th − Tc =− = Pinn qh Th Teoretiske mengde arbeid som kan utføres −w = qc η 1−η Termodynamikkens 2. lov. Likhet for reversible prosesser. ∆S ≥ q T Entropi For en ideell gass gjelder ∆S = nR ln V2 V1 For reversible prosesser gjelder Generelt ∆S = Konstant volum ∆S = qrev T Z T2 T1 T2 CV dT T Z Konstant trykk Generelt for ideell gass CP dT T T1 T2 V2 + nRln ∆S = nCV,m ln T1 V1 ∆S = For blandingsprosesser (x er molbrøk) ∆mix Sm = −R[x1 ln x1 + x2 ln x2 ] 2 Entropi ved faseoverganger ∆fus S = ∆fus H Tfus ∆vap S = ∆vap H Tvap ∆sub S = ∆sub H Tsub ∆sub = ∆fus + ∆vap Termodynamikkens 3. lov Entropien er null for en ren og perfekt krystall ved 0 Kelvin. Definisjon av G og A G =H − T S A =U − T S ΔG for en reaksjon ∆G◦ (reaksjon) = X ∆f G◦ (prod.) − X ∆f G◦ (reakt.) Total differensial for U, H, G og A U (S, V, N ) H(S, P, N ) G(T, P, N ) A(T, V, N ) P dU = −P dV + T dS + ki=1 µi dni P dH = V dP + T dS + ki=1 µi dni P dG = V dP − SdT + ki=1 µi dni P dA = −P dV − SdT + ki=1 µi dni Gibbs-Helmholts likning . G 1 H= ∂ ∂ T T P ∂ ∆G ∆H =− 2 ∂T T T P For reaksjonen −− * aA + bB ) − − cC + dD Har vi at ◦ ∆G = ∆G + RT lnKp◦ der Kp◦ (puC )c (puD )d = (puA )a (puB )b Sammenheng mellom K og temperatur og trykk ln Kp◦ = − ∆H ◦ ∆S ◦ + RT R ln K = − ∆V ◦ P +C RT Clapeyrons likning dP ∆Hm = dT T ∆Vm Clausius-clapeyrons likning ∆vap Hm 1 ∆vap Sm ln P = − + R T R ∆vap Hm 1 P2 1 ln = − P1 R T1 T2 3 eq Overflatespenning (γ) arbeid = dw = γdA ∂G ∂A γ= Kapillærkrefter: γ = T,P,n rhρg 2cosσ Damptrykk for dråper (Kelvins likning) 2γM P = P◦ ρrRT ln Raoults lov PA = xA PA∗ lim x→1 P = P∗ x Større enn dette ⇒ positivt avvik Mindre enn dette ⇒ negativt avvik Henrys lov (antar konstant temperatur) 0 Pg = kH mg ⇔ mg = kH Pg 00 Pg = kH xg ⇔ P = kH x→0 x lim Daltons lov ⇔ P A = yA P Vektstangregelen yA = PA P xA,tot − yA nl = ng xA − xA,tot Gibbs-Duhems likning (liknende for de andre partielle molare størrelsene) n1 dV1 + n2 dV2 + . . . = 0 Raoults lov standardtilstand Pi µi,væske = µ∗i,væske + RT ln Pi∗ Henrys lov standardtilstand Pi ◦ ◦ µi,væske = µi,væske + RT ln kH x1 dV1 + x2 dV2 + . . . = 0 der ai,gass = der S, H og G for ideelle blandinger X ∆mix sid xi ln xi m = −R ai,gass = Pi Pi∗ Pi kH og ai,væske = xi γi og ai,væske = mi γi id id ∆mix Hm = ∆mix Um = ∆mix Vmid = 0 i ∆mix Gid m id id = ∆mix Hm − T (∆mix Sm ) = RT X xi ln xi i G for reelle blandinger ∆mix G = X i n i Gi − X ni G∗i,m = i X i 4 n i µi − X i ni µ∗i Partielle molare størrelser (her for to komponenter) V M = x1 V1M + x2 V2M V M = n1 V M + n2 V M V1M = V M − x2 ∂V M ∂x2 Termodynamiske eksessfunksjoner SiE = −R ln γi − RT H E = ∆mix H ∂ln ai ∂T = ∆mix S − ∆mix S id P V E = ∆mix V X GE = RT (xi ln γi ) GE i = RT ln γi Fryse- og kokepunktsnedsettelse ∆fus/vap T = ∗ R(Tfp/kp )2 ∆fus/vap Hm · x2 Denne likningen kan også uttrykkes med molalitet (m, mol/kg) da x2 = m2 · M1 ∆fus/vap T = ∗ M1 R(Tfp/kp )2 ∆fus/vap Hm · m2 = Kf,b m2 Osmotisk trykk - van’t Hoffs likning (ideell løsning) RT n2 = c2 RT V Π= Elektrisk feltstyrke E= F Q2 = Q1 4π0 r r2 Elektrisk potensial Z r φ=− Edr = ∞ Coulumbs lov F = E=− dφ dr Q2 4 π0 r r Q1 Q2 4π0 r r2 Ledningsevne og andre likninger med konduktans (κ) κ= Kcelle R Λm = κ c G = R−1 = ρ−1 Ostwalds fortynningslov og andre likninger for svake elektrolytter 1 1 Λm [HA]0 = ◦ + ◦ 2 Λm Λm (Λm ) Ka Kohlrauschs lov for en sterk elektrolytt √ Λm = Λ◦m − k c 5 α= Λm Λ◦m A A =κ l l Van’t Hoff i-faktor Π = i[HA]0 R T i = 1 − α + ωα der og α= i−1 ω−1 Debye-Hückels-Onsagers likning √ Λm = Λ◦m − (P + Q · Λ◦m ) c Ohms lov I=− ∆φ R Loven om uavhengige ioner og ionemobilitet Λ◦m = v+ λ◦+ + v− λ◦− λ+ = z+ F u+ og λ− = z− F u− I+ v+ λ + = I Λm og t− = Transporttall for ioner t+ = I− v− λ− = I Λm t+ + t− = 1 Debye-Hückels grenselov for lave ioinestyrker, I, (for vann er A=0,509) √ log γ± = −|z+ |z− |A I der I= 1X 2 ci zi 2 i Debye-Hückels utvidede grenselov √ |z+ |z− |A I √ log γ± = − 1+B I Elektrisitetsmengde (Q) er gitt ved Q=I ·t i tillegg er Qi = zi F ni Varmemengde og strøm q=IV t emf ∆G = −z F E Nernst likning E = E◦ − RT ln Q zF Minner også om at aktivitet er a = c · γ± eller ai,væske = xi γi 6 eller ai,væske = mi γi