1/100
BME Fizikai Kémia I. 2025/2026. őszi félév
Name | Mastery | Learn | Test | Matching | Spaced | Call with Kai | Chat |
|---|
No analytics yet
Send a link to your students to track their progress
Mit nevezünk elszigetelt termodinamikai rendszernek?
Olyan rendszer, amelynek határfelületén sem anyag, sem energia nem léphet át.
Mit nevezünk zárt termodinamikai rendszernek?
Olyan rendszer, amelynek határfelületén energia átléphet, de anyag nem.
Mit nevezünk nyílt termodinamikai rendszernek?
Olyan rendszer, amelynek határfelületén mind anyag-, mind energiatranszport lehetséges.
Mi az állapotfüggvény definíciója a termodinamikában?
Olyan többváltozós függvény, amelynek változása csak a rendszer kezdeti és végállapotától függ, és független az úttól.
Mi az útfüggvény definíciója a termodinamikában?
Olyan fizikai mennyiség, amelynek értéke függ a folyamat során a kezdeti és a végállapot között megtett úttól (pl. munka, hő).
Mit nevezünk extenzív mennyiségnek?
Olyan mennyiség, amely függ a rendszer kiterjedésétől, azaz a rendszer méretével arányosan nő (pl. tömeg, térfogat).
Mit nevezünk intenzív mennyiségnek?
Olyan mennyiség, amely független a rendszer kiterjedésétől (pl. hőmérséklet, nyomás, koncentráció).
Mi a belső energia (U) a termodinamikában?
A rendszert felépítő részecskék (atomok, molekulák, ionok) kinetikus és potenciális energiájának összege, ami nem foglalja magában az egész rendszer kinetikus és potenciális energiáját.
Milyen körülmények között egyenlő egy zárt rendszer belső energiájának változása a rendszerrel közölt hővel?
Állandó térfogaton lejátszódó folyamat során, ha nincs egyéb (nem térfogati) munka.
Hogyan szól a termodinamika I. főtétele elszigetelt rendszerre?
Elszigetelt rendszerek belső energiája állandó, azaz ΔU=0 és dU=0.
Írja fel a termodinamika I. főtételét zárt rendszerre véges változásra!
ΔU=W+Q, ahol ΔU a belsőenergia-változás, W a rendszeren végzett munka, Q pedig a rendszerrel közölt hő.
Hogyan definiálható a térfogati munka véges változás esetén?
A térfogati munka a külső nyomás (pk) integrálja a térfogatváltozás mentén:
Wteˊrf=−∫V1V2pkdV.
Mi a moláris hőkapacitás (Cm) definíciója?
Az a hőmennyiség, amely 1 mól anyag hőmérsékletét 1 K-nel megemeli; infinitezimális változásra:
Cm(T)=n1⋅dT∂Q
Mi az entalpia (H) definícióegyenlete?
H=U+pV, ahol U a belső energia, p a nyomás és V a térfogat.
Mi az entalpiaváltozás fizikai értelme?
Izobár (állandó nyomású) reverzibilis folyamatban, ha csak térfogati munka van, az entalpiaváltozás egyenlő a hővel (ΔH=Qp).
Mit nevezünk reakcióhőnek?
Azt a hőmennyiséget, ami a reakcióegyenletben feltüntetett mennyiségű és minőségű anyagok teljes átalakulását kíséri állandó hőmérsékleten.
Mit nevezünk standard reakcióentalpiának (ΔrH°)?
A reakcióhőt, ha a kiindulási anyagok és a termékek is standard állapotban vannak, ami általában 1 bar nyomást és adott hőmérsékletet (legtöbbször 298,15 K) jelent.
Fogalmazza meg Hess tételét!
A reakcióhő független a közbenső lépésektől, csak a kiindulási és végállapottól függ.
Hogyan számítható ki a reakcióhő az égéshőkből?
A kiindulási anyagok égéshőinek összegéből le kell vonni a termékek égéshőinek összegét, figyelembe véve a sztöchiometriai együtthatókat.
Mi a standard képződéshő (ΔrfH°)?
Annak a reakciónak a standard reakcióhője, amelyben 1 mól vegyület standard állapotú elemeiből képződik.
Hogyan számítható ki a reakcióhő a képződéshőkből?
A termékek képződéshőinek összegéből le kell vonni a kiindulási anyagok képződéshőinek összegét, figyelembe véve a sztöchiometriai együtthatókat.
Írja fel a termodinamika I. főtételét nyitott rendszerre!
ΔU=Q+W+(Hbe−Hki), ahol Hbe a belépő, Hki a kilépő anyagok entalpiája.
Mi az entrópia (S) termodinamikai definíciója infinitezimális, reverzibilis változásra?
dS=T∂Qrev , ahol δQrev a reverzibilis folyamatban közölt elemi hő, T pedig a termodinamikai hőmérséklet.
Hogyan számítható az entrópiaváltozás állandó nyomáson történő hőmérséklet-változás esetén?
ΔS=∫T1T2TCp(T)dT , ahol Cp az állandó nyomáson mért hőkapacitás.
Hogyan számítható az entrópiaváltozás állandó térfogaton történő hőmérséklet-változás esetén?
ΔS=∫T1T2TCV(T)dT , ahol CV az állandó térfogaton mért hőkapacitás.
Hogyan számítható az entrópiaváltozás reverzibilis izoterm folyamatban?
ΔS=TQrev , ahol Qrev a reverzibilis folyamatban felvett hő.
Fogalmazza meg a termodinamika II. főtételét az entrópia segítségével!
Ha elszigetelt rendszerben makroszkopikus (spontán) folyamat játszódik le, a rendszer entrópiája nő (ΔSelszigetelt≥0).
Mi az entrópia statisztikus definíciója (Boltzmann-egyenlet)?
S=k*lnW, ahol k a Boltzmann-állandó, W pedig a rendszer termodinamikai valószínűsége (a makroállapotot megvalósító mikroállapotok száma).
Hogyan szól a termodinamika III. főtétele?
Tiszta, hibátlan kristályos anyagok entrópiája abszolút nulla kelvinen (0 K) zérus.
Mi a szabadenergia (Helmholtz-függvény, A) definíciója?
A = U - TS, ahol U a belső energia, T a hőmérséklet és S az entrópia.
Hogyan változik egy állandó hőmérsékletű és térfogatú zárt rendszer szabadenergiája spontán folyamatban, ha nincs munkavégzés?
A szabadenergia csökken, egyensúlyban pedig minimuma van (ΔAT,V≤0).
Mivel egyenlő a szabadenergia-változás egy izoterm reverzibilis folyamatban?
A rendszer által végzett maximális (reverzibilis) munkával (ΔA=Wrev).
Mi a szabadentalpia (Gibbs-függvény, G) definíciója?
G = H - TS, ahol H az entalpia, T a hőmérséklet és S az entrópia.
Hogyan változik egy állandó hőmérsékletű és nyomású zárt rendszer szabadentalpiája spontán folyamatban, ha csak térfogati munka van?
A szabadentalpia csökken, egyensúlyban pedig minimuma van (ΔGT,p≤0).
Mivel egyenlő a szabadentalpia-változás egy izoterm, izobár reverzibilis folyamatban?
A rendszer által végzett egyéb (nem térfogati) munkával (ΔG=Wegyéb,rev).
Mi a belső energia teljes differenciálja zárt rendszerben, ha nincs egyéb munka (fundamentális egyenlet)?
dU=TdS−pdV.
Mi az entalpia teljes differenciálja zárt rendszerben, ha nincs egyéb munka?
dH = TdS + Vdp.
Mi a szabadenergia teljes differenciálja zárt rendszerben, ha nincs egyéb munka?
dA = -SdT - pdV.
Mi a szabadentalpia teljes differenciálja zárt rendszerben, ha nincs egyéb munka?
dG = -SdT + Vdp.
Vázolja fel egy egykomponensű rendszer p-T fázisdiagramjának főbb részeit!
A diagram a nyomást (p) ábrázolja a hőmérséklet (T) függvényében, és három területet (szilárd, folyadék, gáz), három görbét (szublimációs, olvadás-, tenzió-), egy hármaspontot és egy kritikus pontot tartalmaz.
Írja fel a Clapeyron-egyenletet, amely a p-T diagram fázisegyensúlyi görbéinek meredekségét adja meg!
dTdp=ΔmVΔmS=TΔmVΔmH , ahol ΔmH és ΔmV a fázisátalakulás moláris entalpia- és térfogatváltozása.
Hogyan írható fel a Clausius-Clapeyron egyenlet, amely a gőznyomás és a hőmérséklet kapcsolatát írja le kondenzált fázisok felett?
lnp1p2=−RΔpaˊrHm(T21−T11) , feltételezve, hogy a párolgáshő független a hőmérséklettől.
Mi a standard képződési szabadentalpia (ΔfG∘)?
Annak a reakciónak a standard reakció-szabadentalpiája, amelyben 1 mól vegyület standard állapotú elemeiből képződik.
Hogyan függ a tökéletes gáz moláris szabadentalpiája (kémiai potenciálja) a nyomástól?
μ(T,p)=μ∘(T)+RTlnp∘p , ahol μ∘ a standard kémiai potenciál 1 bar nyomáson.
Mi a kémiai potenciál (μi ) definícióegyenlete a szabadentalpia segítségével?
μi=(∂ni∂G)T,p,nj=i
Fogalmazza meg szavakban a kémiai potenciál definícióját!
Egy komponens kémiai potenciálja megegyezik a rendszer szabadentalpiájának megváltozásával, ha végtelen mennyiségű elegyhez a komponens egy mólját adjuk állandó hőmérsékleten és nyomáson.
Írja fel a szabadentalpia teljes differenciálját nyitott rendszerre, ha nincs egyéb munka!
dG=−SdT+Vdp+i∑μidni.
Mivel egyenlő egy tiszta anyag kémiai potenciálja?
A tiszta anyag moláris szabadentalpiájával (Gm).
Mi a fázisegyensúly feltétele egy többkomponensű, többfázisú rendszerben?
Egyensúlyban minden komponens kémiai potenciálja azonos a rendszer összes fázisában.
Mi határozza meg a komponensátmenet irányát két fázis között állandó nyomáson és hőmérsékleten, ha a rendszer nincs egyensúlyban?
Minden komponens abból a fázisból áramlik abba a fázisba, amelyben a kémiai potenciálja kisebb.
Írja fel a Gibbs-féle fázisszabályt!
SZ=K−F+2, ahol SZ a szabadsági fokok száma, K a komponensek száma és F a fázisok száma.
Hogyan definiáljuk az elegyedési térfogatot (ΔeV )?
ΔeV=Velegy−∑iVi∗ ahol Velegy az elegy térfogata, Vi* pedig a tiszta komponensek térfogatainak összege elegyedés előtt.
Mi a moláris elegyedési térfogat (ΔeVm) definíciója?
ΔeVm=nteljesΔeV , azaz az elegyedési térfogat osztva az elegy teljes anyagmennyiségével.
Hogyan definiáljuk egy többkomponensű rendszer i-edik komponensének parciális moláris térfogatát (Vi)?
Egy komponens parciális moláris térfogata az elegy térfogatának megváltozása, ha az illető komponensből 1 mólt adunk az elegy végtelen mennyiségéhez állandó nyomáson és hőmérsékleten.
Vi=(∂ni∂V)T,p,nj , ahol j=i.
Milyen összefüggés van egy elegy tetszőleges E extenzív sajátsága és a komponensek parciális moláris mennyiségei (Ei) között?
Az elegy extenzív sajátsága additíve tevődik össze e sajátság parciális moláris mennyiségeiből:
E=i∑niEi
Mivel egyenlő egy komponens parciális moláris szabadentalpiája?
A parciális moláris szabadentalpia megegyezik a komponens kémiai potenciáljával (μi).
Milyen összefüggés van egy elegy szabadentalpiája (G) és a benne lévő komponensek kémiai potenciálja (μi) között?
Az elegy szabadentalpiája a komponensek kémiai potenciáljainak és anyagmennyiségeinek szorzatösszege:
G=i∑niμi.
Mi a Gibbs-Duhem egyenlet kétkomponensű rendszerre, állandó hőmérsékleten és nyomáson?
Az egyenlet leírja a komponensek kémiai potenciáljának összefüggését az összetétel változásakor:
n1dμ1+n2dμ2=0.
Hogyan függ egy komponens parciális nyomása (pi) a gőztérben a folyadékfázis összetételétől ideális elegyek esetén (Raoult-törvény)?
A komponens parciális nyomása a gőztérben egyenesen arányos a móltörtjével (xi∗) a folyadékfázisban, ahol az arányossági tényező a tiszta komponens gőznyomása (pi∗):
pi=xi⋅pi∗ .
Adja meg az i-edik komponens kémiai potenciáljának (μi) kifejezését ideális folyadékelegyben!
μi∗=μi+RTlnxi , ahol μi∗ a tiszta komponens kémiai potenciálja és xi a móltörtje.
Hogyan módosul a kémiai potenciál (μi ) kifejezése reális folyadékelegyben az ideálishoz képest?
A móltört (xi ) helyébe az aktivitás (ai) kerül:
μi=μi0+RTlnai.
Mi a racionális aktivitás (ai)?
Olyan mennyiség, amelyet a móltört helyébe írva reális elegyben a kémiai potenciált ugyanazzal az összefüggéssel számíthatjuk ki, mint ideális elegyben(ai=γixi).
Adja meg a moláris elegyedési entrópia (ΔeSm ) képletét többkomponensű ideális elegy esetén!
ΔeSm=−R∑ixilnxi , ahol R a gázállandó és xi a komponensek móltörtje.
Adja meg a moláris elegyedési szabadentalpia (ΔeGm ) képletét többkomponensű ideális elegy esetén!
ΔeGm=−RT∑ixilnxi , ami mindig negatív, mivel a móltörtek 1-nél kisebbek.
Konovalov I. törvénye szerint azeotrópot nem képező folyadékelegyben melyik komponens móltörtje nagyobb a gőzben, mint a folyadékban?
Az illékonyabb komponens móltörtje a gőzben mindig nagyobb, mint a folyadékban.
Konovalov II. törvénye szerint azeotrópot képező folyadékelegyben melyik komponens móltörtje nagyobb a gőzben, mint a folyadékban?
Annak a komponensnek a móltörtje nagyobb a gőzben, mint a folyadékban, amelyiknek a növekvő mennyisége az össztenziót növeli.
Mely esetben azonos egyensúlyban a gőz összetétele a folyadékéval egy kétkomponensű elegyben (Konovalov III. törvénye)?
Akkor, ha az össztenziónak szélsőértéke van (maximuma vagy minimuma), azaz az azeotróp pontban.
Mivel egyenlő két, egymással nem elegyedő folyadék feletti gőztérben a teljes nyomás?
A teljes nyomás a két tiszta komponens tenziójának (gőznyomásának) összegével egyenlő:
p=p1∗+p2∗.
Híg oldatban, ahol az oldószer illékony és az oldott anyag nem, mi a kapcsolat a relatív tenziócsökkenés és az oldott anyag móltörtje (x2) között?
Az oldott anyag móltörtje megegyezik a relatív tenziócsökkenéssel:
x2=p1∗p1∗−p1.
Mitől függ a forráspontemelkedés híg, nem illékony anyagot tartalmazó oldatokban?
A forráspontemelkedés (ΔTf ) arányos az oldott anyag molalitásával (m ), és csak az oldószer minőségétől függ:
ΔTf=Kf⋅m.
Mitől függ a fagyáspontcsökkenés híg, nem illékony anyagot tartalmazó oldatokban?
A fagyáspontcsökkenés (ΔTk ) arányos az oldott anyag molalitásával (m), és csak az oldószer minőségétől függ:
ΔTk=Kk⋅m.
Hogyan függ az ozmózisnyomás (π) az oldott anyag koncentrációjától (c) híg oldatokban?
Az ozmózisnyomás egyenesen arányos az oldott anyag moláris koncentrációjával és az abszolút hőmérséklettel (van't Hoff-törvény): π=cRT.
Definiálja a moláris oldáshőt (integrális oldáshő, moláris elegyedési hő)!
Az a hőmennyiség, ami 1 mol adott összetételű elegy komponenseiből való előállításakor állandó nyomáson és hőmérsékleten felszabadul vagy elnyelődik.
Mivel egyenlő az integrális oldáshő ideális elegyek képződésekor, ha nincs halmazállapot-változás?
Nullával (ΔeH=0).
Mi a differenciális oldáshő?
Az a hő, amely akkor nyelődik el vagy szabadul fel, ha egy komponens egy mólját adjuk az oldat végtelen mennyiségéhez.
Mondja ki Henry törvényét, amely a gázok oldhatóságára vonatkozik!
A gáz egyensúlyi parciális nyomása (p2) az oldat felett egyenesen arányos az oldatbeli móltörtjével (x2) : p2=kH⋅x2, ahol kH a Henry-állandó.
Mi a legkisebb kényszer elve (Le Chatelier-elv)?
Ha egy egyensúlyban lévő rendszert külső hatás (kényszer) ér, a rendszerben olyan folyamatok indulnak meg, amelyek a kényszer hatását csökkenteni igyekeznek.
Hogyan változik a gázok oldhatósága folyadékokban a hőmérséklet növelésével?
Mivel a gázok oldódása általában exoterm folyamat, a Le Chatelier-elv értelmében a hőmérséklet növelése csökkenti az oldhatóságukat.
Melyek az elegyek termodinamikai stabilitásának feltételei?
A moláris elegyedési szabadentalpia negatív: ΔeGm<0
A moláris elegyedési szabadentalpia-összetétel görbe alulról nézve homorú (konkáv): ∂x2∂2ΔeGm>0
Mit fejez ki két, egymással nem elegyedő oldószer között megoszló anyag megoszlási hányadosa?
Az anyag egyensúlyi koncentrációinak (vagy aktivitásainak) arányát a két fázisban.
Definiálja a kompresszibilitási tényezőt (z )!
A reális gáz moláris térfogatának (Vm ) és az azonos állapotú tökéletes gáz moláris térfogatának hányadosa: z=RTpVm
Mit nevezünk redukált nyomásnak (π) és redukált hőmérsékletnek (ϑ)?
A redukált nyomás a gáz nyomásának (p) és kritikus nyomásának (pk ) hányadosa (π=p/pk), a redukált hőmérséklet pedig a hőmérsékletének (T ) és kritikus hőmérsékletének (Tk) hányadosa (ϑ=T/Tk).
Mondja ki a megfelelő állapotok tételét!
Ha két különböző gáz redukált nyomása és redukált hőmérséklete megegyezik (megfelelő állapotban vannak), akkor a kompresszibilitási tényezőjük is megegyezik.
Definiálja a Joule-Thomson-koefficienst!
Megmutatja, hogyan változik a gáz hőmérséklete a nyomással állandó entalpiájú (izoentalpikus) fojtás során:
μJT=(∂p∂T)H
Mi a fugacitás (f)?
Egy nyomás dimenziójú mennyiség (effektív nyomás), amellyel a nyomást helyettesítve a tökéletes gáz kémiai potenciáljának számítására levezetett összefüggés reális gázokra is érvényes.
Adja meg egy reális gáz kémiai potenciáljának (μ ) képletét a fugacitás (f) segítségével!
μ=μ0+RTlnp0f , ahol μ0 a standard kémiai potenciál és p0 a standard nyomás.
Mivel egyenlő egy komponens aktivitása (ai) tökéletes gázok elegyében?
A komponens parciális nyomásának (pi) és a standard nyomásnak (p0) a hányadosával:
ai=p0pi.
Mivel egyenlő egy komponens aktivitása (ai ) reális gázelegyben?
A komponens parciális fugacitásának (fi) és a standard nyomásnak (p0 ) a hányadosával:
ai=p0fi.
Hogyan számítható ki egy komponens parciális fugacitása (fi ) reális gázok ideális elegyében (Lewis-Randall szabály)?
A parciális fugacitás a tiszta komponens fugacitási tényezőjének (ϕi ), a móltörtjének (yi) és az össznyomásnak (p) a szorzata: fi=ϕiyip.
Mivel egyenlő a reakciószabadentalpia (ΔrG) kémiai egyensúly állapotában?
Nullával (ΔrG=0).
Mi a kapcsolat a standard reakciószabadentalpia (ΔrG0 ) és a termodinamikai egyensúlyi állandó (K) között?
ΔrG0=−RTlnK
Definiálja a termodinamikai egyensúlyi állandót (K )!
K a termékek egyensúlyi aktivitásainak a sztöchiometriai számuk hatványán vett szorzatának és a reaktánsok hasonló szorzatának hányadosa:
K=ΠaAνAΠaBνB.
Mi a kapcsolat a termodinamikai egyensúlyi állandó (K) és a parciális nyomásokkal kifejezett Kp között reális gázok reakciójában?
K=Kϕ⋅Kp⋅(p0)−Δν , ahol Kϕ a fugacitási koefficiensekből képzett hányados.
Hogyan fejezhető ki a termodinamikai egyensúlyi állandó (K) tökéletes gázok reakciójában a résztvevők egyensúlyi parciális nyomásaival (pi)?
K=\frac{\Pi(p_{B}/p^0)^{\nu B}}{\Pi(p_{A}/p^0)^{\nu A}^{}}=K_{p}(p^0)^{-\Delta\nu}
Hogyan befolyásolható gázreakciókban az egyensúlyi összetétel a nyomás változtatásával, ha a mólszámváltozás (Δν ) nem nulla?
Ha Δν>0 (mólszámnövekedés), a nyomás növelése a reaktánsok, haΔν<0 (mólszámcsökkenés), a termékek képződésének irányába tolja el az egyensúlyt.
Adja meg a van't Hoff-egyenletet, amely leírja az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggését!
dTdlnK=RT2ΔrH0 , ahol ΔrH0 a standard reakcióentalpia.
Hogyan változik az egyensúlyi állandó értéke a hőmérséklet növelésével?
Endoterm reakcióknál (ΔrH0>0 nő, exoterm reakcióknál (ΔrH0<0 csökken.
Mit fejez ki a Faraday-állandó (F)?
Egy mólnyi egyszeres töltésű ion töltését (F ≈ 96485 C/mol).
Definiálja az elektrolitoldat közepes aktivitását (a± )!
Az ionok egyedi aktivitásainak (aK,aA) mértani közepe, a sztöchiometriai számokkal (νK,νA ) súlyozva: a±=(aKνKaAνA)1/ν , ahol ν=νK+νA.
Definiálja az elektrolitoldat közepes aktivitási koefficiensét (γ± )!
Az egyes ionok aktivitási koefficienseit (γK,γA) hasonlóan súlyozott mértani középként definiáljuk: γ±=(γKνKγAνA)1/ν