Physical Chemistry I

The subject provides theoretical and practical knowledge on the chapters of physical chemistry related to equilibrium. The important thermodynamic functions are defined and applied for determining phase equilibria and chemical equilibria.

P. W. Atkins, Physical Chemistry, Part 1, Equilibrium (Hungarian translation), Tankönyvkiadó, Budapest; A. Grofcsik, Physical Chemistry I, BUTE, Budapest, 2010 (in Hungarian), available on internet; A. Grofcsik, M. Kubinyi, A. Martin, Jné Molnár, Gy. Parlagh,  Physical Chemistry Calculations, Műegyetemi Kiadó, 65018 (in Hungarian);  

Mathematics: functions, logarithms derivation and integration, total differential. Chemistry: ideal gas law, Dalton’s law, stoichiometry, thermochemistry

Követelmények: a.     A szorgalmi időszakban: 2 zárthelyi sikeres megírása. b.     A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga. Az érdemjegyet a zárthelyiken és a vizsgán szerzett eredmények 1:2 arányú súlyozott átlaga adja.     Alapszint (a tárgy mindenki számára kötelező anyaga, amelynek elsajátítása a tárgy teljesítésének feltétele)   A termodinamikai rendszer fogalma, típusai és jellemzése A termodinamikai hőmérséklet és nyomás A belső energia, a termodinamika I. főtétele A munka A hő Az entalpia A tökéletes gáz fogalma, összefüggés Cmp  és Cmv között Tökéletes gáz izobár, izochor és izoterm reverzibilis állapotváltozásai Tökéletes gáz adiabatikus reverzibilis állapotváltozása  A standard reakcióhő, a reakcióhő mérése Hess tétele Standard entalpiák Nyitott rendszer energiamérlege, stacionárius rendszerek Az entrópia termodinamikai definíciója, DS számítása zárt rendszerekben A II. főtétel megfogalmazása az entrópiával Az entrópia statisztikus értelmezése A termodinamika III. főtétele A szabadenergia A szabadentalpia A termodinamikai állapotfüggvények első és második deriváltjai p-T fázisdiagram A p-T fázisdiagram termodinamikai értelmezése (a Clapeyron-egyenlet) Egykomponensű gőz-folyadék egyensúlyok, a Clausius-Clapeyron egyenlet Standard szabadentalpiák, tökéletes gáz szabadentalpiája A kémiai potenciál A fázisegyensúlyok feltétele A Gibbs-féle fázisszabály Az elegyképződésre jellemző mennyiségek Parciális moláris mennyiségek        A parciális moláris mennyiségek meghatározása Raoult törvénye, Eltérések az ideális viselkedéstől Kémiai potenciál folyadékelegyekben Elegyedési entrópia és elegyedési szabadentalpia Korlátlanul elegyedő folyadékok tenzió- és forráspontdiagramjai Korlátoltan elegyedő és nem elegyedő folyadékok forrpontdiagramja Egyszerű eutektikumot alkotó szilárd-folyadék egyensúlyok Szilárd-folyadék fázisdiagramok típusai Híg oldatok tenziócsökkenése, forrpontemelkedése, fagyáspontcsökkenése, Ozmózisnyomás Az elegyképződés hőeffektusai Henry törvénye, gázok oldhatósága Elegyek termodinamikai stabilitása, folyadék-folyadék fázisegyensúlyok Megoszlási egyensúlyok A megfelelő állapotok tétele          A Joule-Thomson hatás Gázok fugacitása (reális gázok kémiai potenciálja) Aktivitások és standard állapotok A termodinamikai egyensúlyi állandó Kémiai egyensúlyok gázfázisban A nyomás hatása a kémiai egyensúlyra Gáz-szilárd heterogén kémiai egyensúlyok Kémiai egyensúlyok folyadékfázisban Az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggése Egyensúlyok elektrolitokban Aktivitások és kémiai potenciálok elektrolitokban A Debye-Hückel elmélet alapjai   Emelt szint (a tárgykörbe tartozó külön ismeretanyag és/vagy az alapszintű ismeretek mélyebb összefüggéseinek elsajátítása)   Az emelt szintű vizsgán tudni kell a teljes alapszintű tananyagot . Ezen kívül az alábbiak közül kap két tételt a vizsgázó.   A Carnot körfolyamat Kompressziós hűtőgépek működése Hőszivattyúk A belső energia transzformált függvényei T-S diagram A Konovalov-törvények levezetése Híg oldatok fagyáspontcsökkenése és forrpontemelkedése Az elegyképződés hőeffektusai Háromszög-fázisdiagramok Reális gázok állapotegyenlete (Van der Waals és viriál) Gázok entalpiája A Joule-Thomson hatás Gázok fugacitása   „Nefelejcs” szint (tantárgyhoz tartozó azon ismeretek, amelyek a vegyészmérnöki tudás nélkülözhetetlen elemei, a tanulmányok során mindvégig, bármely tárgy keretében számon kérhetők) Az alábbi fogalmak, definíciók, képletek ismerete tartozik a „ne felejts” szinthez: Elszigetelt, zárt, nyitott rendszerek. Állapotfüggvények, útfüggvények. Extenzív és. intenzív mennyiségek. A belső energia. Az I. főtétel. A térfogati munka. A moláris hőkapacitás. Az entalpia. Reakcióhő, standard reakcióhő, képződéshő. Hess tétele. Az entrópia, izoterm folyamat entrópia-változása. Az entrópia hőmérsékletfüggése. A második főtétel. Szabadenergia, szabadentalpia. P-T diagram. Folyadékok gőznyomásának hőmérsékletfüggése. A kémiai potenciál. A Gibbs-féle fázisszabály. Raoult törvénye. A kémiai egyensúlyi állandó definíciója. A standard reakciószabadentalpia és az egyensúlyi állandó kapcsolata. A nyomás hatása az egyensúlyi összetételre gázreakciókban. A Le Chatelier elv. Heterogén reakciók egyensúlya. Az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggése.   Fizikai Kémia I című tárgy vizsga témakörei   Ezek megegyeznek az „Alapszint” címszó alatt felsorolt követelményekkel Pótlási lehetőségek: a szorgalmi időszak utolsó hetében pótzárthelyit írhatnak a hallgatók a számítási gyakorlatok teljes anyagából. Konzultációk: a tantárgy előadói konzultáció céljára rendelkezésre állnak, igény esetén szervezett formában.