TKBE0401_L Fizikai kémia I. - Debreceni Egyetem

Fizikai kémia I. előadás és szeminárium levelező vegyészmérnök
hallgatóknak
(TKBE0401_L)
A tantárgyfelelős neve: dr. Gáspár Vilmos
A tárgy oktatójának neve/tanszéke: dr. Gáspár Vilmos/Fizikai Kémiai Tanszék
Óraszám/félév: 20 (10 óra előadás + 10 óra szeminárium)
Kreditszám: 3
A tantárgy felvételének előzetes követelménye: TKBE0101_L Általános kémia
Tantárgyteljesítési követelmény: kollokvium
a.) a tanórákon való részvétel követelményei és a távolmaradás pótlásának lehetősége:
tvsz. szerint
b.) a félévközi ellenőrzések száma, témaköre, időpontja, pótlás és javítás lehetősége: A
vizsgára bocsátás feltétele a kulcsfogalmak kidolgozása, 3 zárthelyi eredményes (nem
elégtelen, (1)) megírása.
c.) a teljesítésértékelés (számonkérés) módja: Beugró a kulcsfogalmakból (ötből három
hibátlan ismertetése), majd szóbeli vizsga egy tételből a tételsor alapján.
A tárgy tematikája:
1. hét: Tökéletes és reális gázok (A tökéletes gáz és állapotegyenlete. A Dalton-törvény.
Reális gázok. A reális gázok viriál állapotegyenletei. A reális gázok van der Waalsféle
állapotegyenlete, nyomás- és térfogat-korrekció. Boyle-hőmérséklet. Kritikus
állapot, kritikus állapotjelzők. Redukált állapotegyenlet, megfelelő állapotok tétele.)
A termodinamika I. főtétele (A termodinamika első főtételének néhány
megfogalmazása. A belső energia és entalpia definíciója. A munka fogalma, térfogati
és egyéb (hasznos) munka. A hő fogalma. A tökéletes gáz belső energiájának
hőmérséklet- és térfogatfüggése. A Joule-kísérlet. A reális gáz entalpiájának
hőmérséklet- és nyomásfüggése. A Joule–Thomson-kísérlet. A Joule– Thomsonegyüttható
hőmérsékletfüggése. Gázok cseppfolyósítása.)
Termokémia (A reakcióhő termodinamikai definíciója és a Hess-tétel. A reakcióhő
kísérleti meghatározása, kalorimetria. Hőkapacitás, moláris hőkapacitás fogalma. A
reakcióentalpia és a reakció belső energia összefüggése. Képződési entalpia, átlagos
kötésenergia, égési entalpia fogalma és alkalmazása reakcióentalpia számítására.
Kirchoff-tétel. Hidratációs entalpia, rácsentalpia. A Born–Haber-körfolyamat.)
2. hét: A termodinamika II. és III. főtétele (A II. főtétel különféle megfogalmazásai. Az
entrópia termodinamikai és statisztikus definíciója. Entrópiatétel. A rendszer, a
környezet és ezek együttes entrópiájának változása tökéletes gázok reverzíbilis és
irreverzíbilis izoterm expanziója során. Adiabatikus folyamatok entrópiaváltozása. A
hő átalakítása munkává. A Carnot-ciklus. A hatásfok fogalma, a Carnot-hatásfok. A
hűtőgépek működése és teljesítménytényezője. Az entrópia termodinamikai és
statisztikus definíciója. Az entrópia függése a hőmérséklettől. A moláris

hőkapacitások értéke igen alacsony hőmérsékleteken. Az abszolút zérus fok
elérhetetlensége. A harmadik főtétel megfogalmazásai. Az entrópia abszolút és
standard értéke. Standard reakcióentrópia.)
Termodinamikai potenciálfüggvények (Az első és második főtétel egyesítése.
Maximális hasznos munka. A Helmholtz-függvény (szabadenergia) és Gibbsfüggvény
(szabadentalpia) definíciója. A termodinamikai potenciálfüggvény fogalma
és alkalmazása folyamatok irányának megítélésében. Egyensúly feltétele zárt és
nyitott rendszerekben különböző körülmények között. A szabadentalpia hőmérsékletés
nyomásfüggése. Tökéletes és reális gázok szabadentalpiája.)
1. zárthelyi
3. hét: Tiszta anyagok fázisátmenetei (Az egyensúly feltétele egykomponensű, többfázisú
rendszerekben. Fázisstabilitás és fázisátmenet, a körülmények hatása a fázisátmenetre.
A Clapeyron-egyenlet. A CO 2 és víz fázisdiagramjának összehasonlító elemzése.
Párolgás, forrás, párolgáshő, forráspont, telített gőznyomás. A gőznyomás függése a
hőmérséklettől. A Clausius–Clapeyron-egyenlet. Párolgási entrópia, Trouton-szabály.)
Elegyek és oldatok termodinamikája (Ideális és reális elegyek. A parciális moláris
térfogat és meghatározása. A kémiai potenciál fogalma egy- és többkomponensű
rendszerekben. Raoult-törvény, Henry-törvény. Fugacitás és aktivitás fogalma.
Standard állapot választása. Az elegyedés termodinamikája, elegyedési és
többletfüggvények. Ideális és reális elegyek szabadentalpiája és entrópiája.)
2. zárthelyi
4. hét: Nagyhígítású oldatok termodinamikája és illékony folyadékok elegyei (Kolligatív
sajátságok: fagyáspontcsökkenés, forráspont-emelkedés, ozmózis. Folyadékelegyek
gőznyomása, Raoult-törvény. Gőznyomás-összetétel, forráspont-összetétel, gőzfolyadék
egyensúlyi összetétel diagramok ideális és reális elegyek esetén. Azeotrop
elegyek.)
Fázistörvény (Komponensek, fázisok, szabadsági fokok fogalma, számának
megadása. A fázistörvény megfogalmazása. Korlátozottan elegyedő folyadékok
fázisdiagramja. Eutektikumot képező, kétkomponensű szilárd rendszerek
fázisdiagramja, meghatározása lehűlési görbék alapján. Háromkomponensű
rendszerek jellemzése háromszögdiagram segítségével.)
3. zárthelyi
5. hét: Kémiai egyensúly (Az egyensúly feltétele kémiai rendszerekben. A reakciószabadentalpia
fogalma, kapcsolata a kémiai változás irányának megítélésével. Az
egyensúlyi állandó fogalma. Standard reakciószabadentalpia és kapcsolata az
egyensúlyi állandóval, a kémiai potenciálokkal. Az egyensúlyi állandó definíciói: K p ,
K x , K a . A nyomás és hőmérséklet hatása az egyensúlyi állandóra és az egyensúlyi
összetételre. Az egyensúlyi állandó meghatározása termodinamikai adatokból.)
Pótzárthelyi

A felkészüléshez ajánlott irodalmak:
1. Póta Gy.: Fizikai kémia gyógyszerészhallgatók számára 5. kiadás, Kossuth Egyetemi
Kiadó, Debreceni Egyetem, 2006.
2. Gáspár Vilmos: Fizikai Kémia Instant Jegyzetek, Debrecen, 2006. – Másoló Központ,
Kémia Épület
3. Atkins, P.W.: Fizikai Kémia I. Nemzeti Tankönyviadó, Budapest, 2002.
4. Atkins, P.W.: Fizikai Kémia I-III. A tankönyvi feladatok megoldásai. Tankönyviadó,
Budapest, 2002.