Notițe Termodinamică: Mol, Mărimi Molare și Sisteme Termodinamice

Set de flashcards pentru pregătirea examenului pe baza notițelor de termodinamică și chimie fizică (mol, masă molară, numărul lui Avogadro, volum molar, constanta Loschmidt, clasificarea sistemelor și parametrii de stare).

Cum este definit molul de substanță?

Molul este acea cantitate de substanță a cărei masă exprimată în $g$ este numeric egală cu masa moleculară relativă a substanței date.

Ce este masa molară ($\mu$) și care este formula sa de calcul?

Masa molară este masa unui mol de substanță, definită prin formula $\mu = \frac{m}{\nu}$, unde $m$ este masa substanței, iar $\nu$ este numărul de moli.

Care este unitatea de măsură în SI pentru masa molară ($\mu$)?

$$\langle \mu \rangle_{SI} = 1\,\text{kg/mol}$$

Cum se calculează masa molară a apei ($H_2O$) și care este valoarea acesteia?

$$\mu_{H_2O} = (2 \cdot 1 + 16)\,\text{g/mol} = 18\,\text{g/mol} = 18\,\text{kg/kmol}$$

Ce reprezintă numărul lui Avogadro ($N_A$) și care este formula sa de definiție?

Numărul lui Avogadro reprezintă numărul de particule (molecule) dintr-un mol de substanță, fiind definit prin formula $N_A = \frac{N}{\nu}$, unde $N$ este numărul de particule, iar $\nu$ este numărul de moli.

Care sunt valorile numărului lui Avogadro ($N_A$) exprimate în $\text{mol}^{-1}$ și $\text{kmol}^{-1}$?

$$N_A = 6,022 \times 10^{23}\,\text{particule/mol} = 6,022 \times 10^{23}\,\text{mol}^{-1} = 6,022 \times 10^{26}\,\text{particule/kmol}$$

Depinde valoarea numărului lui Avogadro ($N_A$) de starea de agregare sau de natura substanței?

Nu, $N_A$ are aceeași valoare indiferent de starea de agregare a substanței și de natura substanței.

Ce este volumul molar ($V_{\mu}$) și care este formula sa de calcul?

Volumul molar este volumul unui mol de substanță, definit de formula $V_{\mu} = \frac{V}{\nu}$, unde $V$ este volumul substanței date, iar $\nu$ este numărul de moli.

Care este unitatea de măsură în SI pentru volumul molar ($V_{\mu}$)?

$$\langle V_{\mu} \rangle_{SI} = \frac{\text{m}^3}{\text{mol}}$$

De ce depinde volumul molar ($V_{\mu}$) în cazul lichidelor și al solidelor?

În cazul lichidelor și al solidelor, $V_{\mu}$ depinde de natura substanței și depinde foarte puțin de presiune și temperatură.

Care sunt valorile temperaturii și presiunii în condiții normale (c.n.) și ce valoare are volumul molar al oricărui gaz în c.n.?

În condiții normale, temperatura este $T = 273\,\text{K}$, iar presiunea este $p_0 = 1\,\text{atm} = 101325\,\text{Pa} \approx 10^5\,\text{Pa}$. Volumul molar al oricărui gaz aflat în c.n. are valoarea $V_{\mu} = 22,4 \times 10^{-3}\,\frac{\text{m}^3}{\text{mol}}$.

Ce este numărul volumic ($n$) și care este formula sa de definiție?

Numărul volumic reprezintă numărul de entități elementare din sistem pe unitatea de volum, definit prin formula $n = \frac{N}{V}$.

Care este formula de calcul a numărului volumic ($n$) exprimat în funcție de $N_A$ și $V_{\mu}$?

$n = \frac{N_A}{V_{\mu}}$, având unitatea de măsură $\langle n \rangle = \text{m}^{-3}$.

Ce reprezintă constanta Loschmidt și care este valoarea ei pentru gaze în condiții normale?

Constanta Loschmidt reprezintă numărul volumic al gazelor în c.n. ($n_0$), având valoarea $n_0 = 2,6867775 \times 10^{25}\,\text{m}^{-3} \approx 2,7 \times 10^{25}\,\text{m}^{-3}$.

Care este formula generală care leagă numărul de moli ($\nu$) de numărul de particule, masă și volum?

$$\nu = \frac{N}{N_A} = \frac{m}{\mu} = \frac{V}{V_{\mu}}$$

Care este formula densității ($\rho$) exprimată în funcție de masa molară și volumul molar?

$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{\mu}{V_{\mu}}$$

Cum se calculează masa unei singure particule ($m_0$)?

$$m_0 = \frac{m}{N} = \frac{\mu}{N_A}$$

Cum este definit un sistem termodinamic (S.T.)?

Un sistem termodinamic este un corp macroscopic sau un ansamblu bine precizat de corpuri macroscopice care conține un număr foarte mare (dar finit) de particule microscopice ce pot interacționa între ele.

Ce reprezintă mediul exterior (M.E.)?

Mediul exterior reprezintă celelalte corpuri care nu fac parte din sistemul termodinamic.

Ce este un sistem termodinamic izolat?

Un sistem termodinamic izolat reprezintă un model fizic care nu schimbă nici energie și nici substanță cu mediul exterior.

Ce este un sistem termodinamic închis și ce exemplu oferă notițele?

Un sistem termodinamic închis schimbă energie cu M.E., dar nu schimbă substanță. Exemplu: fluidele închise etanș într-o butelie.

Ce este un sistem termodinamic deschis și ce exemplu oferă notițele?

Un sistem termodinamic deschis schimbă atât energie, cât și substanță cu M.E. Exemplu: apa pusă la foc într-un vas.

Cum este definită starea unui sistem termodinamic?

Starea unui sistem termodinamic reprezintă totalitatea proprietăților S.T. la un moment dat.

Ce este un parametru de stare și care sunt câteva exemple?

Parametrul de stare este mărimea fizică ce caracterizează cantitativ o anumită proprietate a unui S.T. Exemple: presiunea ($p$), volumul ($V$), temperatura ($T$), densitatea ($\rho$), masa ($m$).

Ce sunt parametrii intensivi de stare și din ce cauze pot varia în spațiu presiunea și temperatura?

Parametrii intensivi sunt parametrii de stare care pot avea valori diferite în puncte diferite în spațiu. Presiunea atmosferică este mai mare la nivelul mării din cauza compresibilității aerului, iar temperatura este mai mare în apropierea sursei de căldură.