KINETI ČKA I POTENCIJALNA ENERGIJA, TERMIČKA I HEMIJSKA ENERGIJA SKALE I JEDINICE ENERGIJE, TEMPERATURA, TOPLOTNI KAPACI

1. KINETIČKA I POTENCIJALNA ENERGIJA,TERMIČKA I HEMIJSKA ENERGIJASKALE I JEDINICE ENERGIJE, TEMPERATURA, TOPLOTNI KAPACITET • Hemijske promene praćene su apsorpcijom ili oslobadjanjem toplote. U V veku pre n. e. vatra je smatrana jednim od osnovnih elemenata (zemlja, voda i vazduh).

2. E n e r g i j a = osnovni, univerzalni koncept fizike, teško je definisati. -pratilac materije (i elektromagnetne radijacije) - može manifestivati na razne načine, ne postoji samostalno - primećuje se i meri samo posredno preko uticaja na materiju koja je gubi, poseduje ili prima -razni vidove: mehanička, hemijska, radijaciona(svetlost) i termička E.

3. Energija

4. -prelazi sa jednog sistema na dr, nikada ne nestaje ( I zakon termodinemike) • KINETIČKA I POTENCIJALNAE • U 17 veku, matematičar Gottfried Leibniz (1646-1716) razlikovao je "živu i mrtvu E", kasnije nazvane kinetička i potencijalna. Kinetička E je povezana sa kretanjem objekta, tela sa masom m i kretanja odredjenom v  koje ima E kin= mv2/2.

5. Potencijalnaje E tela na osnovu položaja u polju sila - gravitacionog, električnog ili magnetnog polja. Predmet mase m na visini h, E pot raste za mgh, g je gravitaciono ubrzanje. Epot čestice sa naelektrisanjem q zavisi od položaja u elektrosta- tičkom polju

9. TERMIČKA I HEMIJSKA ENERGIJA Svi molekuli iznad OK se kreću kontinualno, imajuEkin. Masivna tela (lopta,ljudi, kola) se kreću uniformno odredjenim putem - atomi i molekuli haotično, slučajno, menjaju pravac i veličinu pri sudaruili sa zidovima suda (gasovi). Zbir svih slučajnih Ekin unutar tela je termička E

10. Q se prenosi sa toplijeg na hladnije telo dok se ne izjednače toC. Toplije telo GUBI termičku E, ΔE, a hladnije je prima • Q je transfer E zbog razlike u temperaturi • RAD je prenos E bilo kojim procesom sem Q. Ima razne oblike: • MEHANIČKI, • ELEKTRIČNI, • GRAVITACIONI, itd.

12. Praktična primena energije, uključuje obe komponente (npr. treperenje žice gitare). HEMIJSKA E mahom potencijalna, TERMIČKA E kinetička Molekuli skladište i transportuju E; pretvaraju jedan oblik u dr. pri gradjenju, raskidanju, preuredjivanju hemijskih veza izmedju njih. To je praćeno apsorpcijom ili oslobadjanjem E, najčešće u oblku T O P L O T E.

15. Nered je favorizovan u odnosu na red, reakcija se može vršiti spontano iako je endotermna

16. Topljenje leda – raste entropija

17. Sagorevanjem – raste entropija

18. ENERGETSKE SKALE SU UVEK  DOGOVORNE (ARBITRARNE) • Knjiga na stolu miruje, Ekin prividno = 0 (Zemlja se kreće oko ose i Sunca!!!) Sunce se udaljava od zvezda zbog širenja svemira). Ta kretanja nas ne zanimaju, dogovorna skala da brzinu knjige merimo U ODNOSU na sto, pa je u takvom sistemu Ekin knjige = 0.

19. Isto i sa E pot, ako definišemo da visina vrha stola ima Epot =0. Objekat mase m na visini hiznad vrha stola, E pot =mgh. Ako padne , ubrazava se pod dejstvom grav., Epot se pretvara u Ekin pre no što pogodi vrh stola. Ostane li objekt da stoji, Ekin se javlja kao Q (oba objekta), jer se ispoljava kao termalna E.

20. Isti principi primenjuju se na hemijske supstance • Dogovorno E smeše H2 i O2 na 25°C = 0. • Reakcijom oslobadja se količina Q, ΔH, E dobijenih molekula H2O smanji se za taj iznos. • Ova N E G A T I V N A E u odnosu na originalnu energijuH2 i O2odražava skalu koju smo izabrali.

22. Zakoni termodinamike I Energija se ne može stvoriti ni uništiti, samo prelazi sa jednog na dr.telo ili menja svoj oblik II Svaka spontana promena povećava entropiju u svemiru III Entropija idealnog kristala (sasvim uredjenog) je nula na 0K.

23. Q i W su procesi PROMENE ENERGIJE (Q postoji kada se prenosi, W kada se vrši) • OGRANIČENJE PRETVARANJA E - II ZAKON TERMODINAMIKE • termička E je specifična. Svi drugi oblici E se mogu medjusobno pretvarati (meh. —> električnu —> termičku).Termička se ne može SASVIM pretvoriti u rad

24. Termička E se ne može meriti direktno, već ΔE u izolovanom sistemu . Kalorimetar

25. TEMPERATURA I SKALE • Temperatura je merilo srednje Ekin molekula, meri se prosečnom translatornom (u slučajnim pravcima) E kin molekula u telu • Toplota je količina termičke E koja napušta(ulazi u) telo

26. J E D I N I C E E N E R G I J E E se meri na osnovu sposobnosti da izvrši rad ili prenese Q. Mehanički rad w = F x d (F - sila koja pomeri objekat d-rastojanje) [džul , J = N.m]; kalorija, kal =4,18J

27. Q i W mere se istim jedinicama, odnose se na procese prenosa E sa/na neki objekat • Q se prenosi sa toplijeg na hladnije telo dok se ne izjednače toC. Toplije telo GUBI termičku E, ΔE, a hladnije je prima • Q je transfer E zbog razlike u temperaturi

28. ENERGIJA SE MERI DŽULIMA, TEMPERATURA STEPENIMA • E je ekstenzivna osobina • Temperatura je intenzivna osobina (ne zavisi od količine) • TEMPERATURNE SKALE • Prvi Hg termometar i t. skalu uveo je 1714.HolandjaninGabriel Daniel Fahrenheit - tri fiksne tačke natermometru (0oF je t. leda, vode isoli tada najniža t. u laboratoriji, dr.tačka je t. leda i vode bez soli, 32oF,

29. treća je 96 oF ( t tela zdraveosobe).Kasnije rekalibracija 212o F, tk vode, a t. tela 98,6 o F • 1743. god. Švedski astronom Andres Celsius je uveo skalu podeljenu na 100 stepeni izmedju temp. mržnjenja (0oC) i ključanja VODE (100 oC). Koristi se svuda sem u USA APSOLUTNA TEMPERATURNA SKALA - Lord KELVIN

31. Krajem 19 veka - odsustvu termičkog kretanja pripisano je 0 stepeni (-273,15oC) Kelvinovih - veličina stepena ista, skale pomerene. 100 oC = 373,15 K T = toC + 273,15

33. Toplotni kapacitet kada telo prima/gubi Q: ΔT = C ΔE promena toC je srazmerna promeni termalneE, C -const. proporcionalnosti, toplotni kapacitet.[ JK-1](koliko J je potrebno za promenu toC tela za 1oC). Veći C, manji uticaj ΔE na ΔT. Ekstenzivna veličina, po g,specifični topl.kapacitet [JK-1g -1]

35. Entalpija

36. S P O N T A N O S T • Užaren M- spontano postaje hladan na sobnoj temp., obratno NIJE spontan • Gas u dvostrukom sudu sa slavinom, spontano se širi u ceo sud, obratno nespontan proces • Toplije telo predaje toplotu hladnijem SPONTANO

37. Zašto se vrši promena? Dva faktora odredjuju spontanostentalpija i entropija

38. Broj stanja raste sa brojem čestica • MERA NEUREDJENOSTI sistema je E N T R O P I J A

39. SPONTANOST REAKCIJA • SPONTANE promene one za koje se ne troši rad • širenje gasa u velikom sudu, rastvaranje NaCl i šećera u vodi, 2H2+O2 ---> H2O(uz varnicu ili katalizator), obratno ne ispod 2000oC ili elektrolizom e n t r o p i j a - merilo neuredjenosti,S, spontane reakcije u kojima raste (Δ S>0) < < led voda para

40. S raste sa toC, opadanjem p, brojem čestica • zavisi od količine supstance, 1 mol pod standardnim uslovima So - standardna molska entropija Cdijamant 2,4 ; Cgrafit 5,7; Sromb 32,0; Pbeli41,1; P4O10 231,0; H2O(t) 69,9;H2O(g) 188,8; CO(g) 197; CO2(g)213,7[J/Kmol] So

41. Ekstenzivna veličina. IMA apsolutnu vrednost 0 na 0K!!!SAVRŠENO UREDJEN SISTEM(III princip termodinamike) Δ S = Skrajnjeg. - Spoč.stanja

45. Entropija I temperatura

47. Standardne entropije su uvek pozitivne

48. p r i m e r i • (NH4)2Cr2O4= N2 +H2O + Cr2O3+ Q • čvrst gas para čvrst • isparavanje vode • S(H2O g) = 188,8 J/Kmol • S(H2O t) =69,9 J/Kmol ΔS=SH2Og-SH2Ot =188,8-69,9 J/Kmol

49. Slobodna (Gibsova) energija • Koristi se da izrazi E promenu sistema • ΔGo (pri konst.p i toC )= ΔHo - T ΔSo • Znak ΔGo ukazuje da li je reakcija spontana • + ne spontana • 0 na ravnoteži • - spontana

50. temperatura i znak ΔG