Fizikai kémia I

a tárgy a szakmai törzsanyag része, elméleti és gyakorlati ismereteket szolgáltat a fizikai kémia azon fejezeteiről, amelyeket az „Egyensúly” szóval lehet legjobban jellemezni. Tehát a Fizikai Kémia I-ben nem foglalkozunk a folya­matok sebességével (Ez a Fizikai Kémia II tárgya). Definiáljuk a termo­dinamikai állapotfüggvényeket, és megtanítjuk ezek használatát a vegyész­mérnöki és biomérnöki gyakorlatban. A többkomponensű fázisegyensúlyokat, valamint a kémiai egyensúlyokat a kémiai potenciálok segítségével értelmezzük.  

előadás, számítási gyakorlat. Ezek szorosan épülnek egymásra, amikor az előadással egy-egy fontos anyagrész végére érünk, az anyagrészhez kapcsolódó példákat oldunk meg. Ezen kívül kidolgozott és gyakorló példákat kapnak a hallgatók.

Grofcsik András: Fizikai Kémia I (a kari hálózaton elérhető tananyag); Martin A., Molnár Jné, Parlagh Gy.: Fizikai Kémia Számítások I (jegyzet: 65018).

matematika: függvénytan, műveletek logaritmusokkal, a differenciálszámítás és az integrálszámítás alapjai, teljes differenciál; általános kémia: általános gáztörvény, Dalton törvénye, sztöchiometria, termokémia.

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.

Név: Dr. Grofcsik András Beosztás: egy. tan. Tanszék, Int.: Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék

félév közben az előadási anyag követése és a felkészülés a zárthelyikre heti 3-4 óra átlagos elfoglaltságot jelent. A vizsgára egy átlagos képességű hallgató kb. nyolc nap alatt tud megfelelően felkészülni.