Fizkém

Question 1

Mi a fizikai kémia?

Answer 1

Tudományág, melynek célja az anyag molekuláris
szerkezete és a fizikai tulajdonságok közötti kapcsolat
felderítése.

Question 2

Mi a fizikai kémia tárgya?

Answer 2

Tárgya az anyag belső felépítésének és az ettől függő
molekuláris kölcsönhatásoknak, valamint az anyagi
rendszerben végbemenő változások legáltalánosabb
törvényszerűségeinek tanulmányozása a fizika
módszereivel.

Question 3

Mi
a termodinamika?

Answer 3

Az energiaátalakulások vizsgálatának tudományterülete.

Question 4

Mit jelent a reverzibilitás?

Answer 4

Reverzibilis (megfordítható) a folyamat, ha a ugyanazt a változást az ellenkező irányba végrehajtva, a kiindulási állapotot kapjuk vissza.
* – Reverzibilis folyamat a valósgában nincs, de a fogalmával a tényleges folyamatokra nézve hasznos korlátok vezethetők le.

példa: súrlódásmentes inga lengése

A mozgási és helyzeti energia folyamatos átalakulása.
Minden periódus végén az inga ugyanazt az állapotot veszi
fel, tehát sem a rendszerben ( sem annak környezetében nem tapasztalható változás.

Question 5

Mi az irreverzibilitás?

Answer 5

Az irreverzibilis (megfordíthatatlan) termodinamikai folyamatoknál a rendszer kezdeti állapota nem állítható vissza anélkül, hogy a környezetben ne maradna vissza valamilyen változás.
* A reverzibilis folyamat a kevéssé irreverzibilis folyamatok elvi határesete.
* * A természetben lejátszódó folyamatok irreverzibilisek.

példs: súrlódásos mozgás

A testet a súrlódási erő ellenében eltolva egy felületen, hő
keletkezik, mely a környezetnek átadódik.
A testet visszatolva ugyanazon az úton ismét hő keletkezik, mely
ismét a környezetnek adódik át A rendszer (az
eredeti állapotba került, de a környezetében maradandó
változás történt (felmelegedett).

Question 6

Mi a rendszer?

Answer 6

Rendszer: a világnak az része, melyet a vizsgálunk, és aminek jól definiált határai vannak.

Question 7

Mi a környezet?

Answer 7

Környezet: a rendszert körülvevő anyagi rész

Question 8

Milyen lehet a rendszer és környezete kapcsolata?

Answer 8

1. Nyílt rendszer
2. Zárt rendszer
3. Izolált rendszer

Question 9

Mit jelent a nyílt rendszer?

Answer 9

Nyílt rendszer és környezete között az energiacserén kívül
tömegkölcsönhatás is megvalósul, melynek során a rendszer
és környezete anyagot cserél.

Question 10

Mit jelent az elszigetelt (izolált) rendszer?

Answer 10

Az elszigetelt (izolált) rendszer a környezetétől minden kölcsönhatással szemben el van szigetelbe, azaz magára hagyott rendszer.

Question 11

Zárt rendszer

Mit jelent a zárt rendszer?

Answer 11

Zárt rendszer: a tömegkölcsönhatás kivételével minden más energia jellegű kölcsönhatás (mechanikai, termikus, elektromos, stb.) megengedett.

Question 12

Mi szabja meg a kölcsönhatást?

Answer 12

A kölcsönhatást a határoló fal jellege szabja meg.

Lehet:
1. Merev fal: ami minden mechanikai kölcsönhatást meggátol, illetve deformálódó fal, ami lehetővé teszi.
2. Leárnyékoló fal, ami lehetetlenné teszi külső (mágneses, elektromos, stb.) erőterek befolyását.
3. Diatermikus fal, ami lehetővé teszi, vagy adiabatikus fal, ami pedig megakadályozza a hőhatés formájávan jelentkező (termikus) kölcsönhatást.

Question 13

Milyen az izoterm zárt rendszer?

Answer 13

ha hőmérsékletét a környezet (termosztát) hőcsere révén állandó értéken tartja

Question 14

Milyen az izobár zárt rendszer?

Answer 14

ha nyomásának állandóságát a környezet (manosztát) biztosítja

Question 15

Mi a határoló fal?

Answer 15

Féligáteresztő hártya (szemipermeábilis) hártya, sejtmembrán vagy semmi

Question 16

Termodinamikai rendszerek csoportosítása:

Answer 16

1. Homogén: a makroszkopikus tulajdonságok minden pontban azonosak
2. Inhomogén: egyes makroszkopikus tulajdonságok helyről helyre változnak, de eloszlásukat folytonos függvény írja le.
3. Heterogén: ugrássszerűen változó makroszkopikus tulajdonságok.

Question 17

Hány határfelület található heterogén rendszerekben?

Answer 17

valóságos, egy vagy több határ
felület található, amelyek homogén részrendszereket
(fázisokat) választanak el egymástól

Question 18

Mit jelent a fázis?

Answer 18

az anyagi rendszerek azonos fizikai és kémiai
tulajdonságú, egymástól fizikai határfelülettel elválasztott
tartományai.
A határfelület a fázishatár.

Question 19

Mit jelent a komponens (alkotó)?

Answer 19

a rendszer adott kémiai tulajdonságokkal rendelkező része

Question 20

Mit jelent a termodinamikai rendszerekben az Állapot?

Answer 20

a rendszer pillanatnyi anyag és energia eloszlása.

Ismeretében megállapítható, hogy a rendszer milyen
anyagokat és energiaformákat tartalmaz, és azokat milyen
eloszlásban.

Az állapot jellemzése makroszkopikusan mérhető mennyiségekkel állapotjelzőkkel (történik)

Question 21

Mit jelentenek a termodinamikai rendszerekben az Állapotjelzők?

Answer 21

a rendszer állapotának egyértelmű (egyértékű) függvényei

Állapotfüggvények, mert csak a rendszer pillanatnyi állapotától függnek de függetlenek a rendszer előző állapotától és az úttól, amin keresztül a rendszer az adott állapotba jutott.

Question 22

Mik az útfüggvények?

Answer 22

értékük függ a kezdeti és végállapot között emgtett úttól.
Ilyen pl. a munka és a hő.

Question 23

Mit jelent az állapotegyenlet?

Answer 23

a z egyensúlyban lévő rendszer állapotfüggvényei között teremt kapcsolatot.

Az állapotjelzők nem mind függetlenek egymástól

Az egymástól független állapotjelzők száma véges és a
rendszer felépítésétől függ.

Question 24

Állapotjelzők csoportosítása:

Answer 24

1. Extenzív mennyiségek: függnek a rendszer kiterjedésétől,
   mennyiségétől és additívak. pl. tömeg (m), anyagmennyiség (n), térfogat (V)
2. intenzív mennyiségek: nem függnek a rendszer méretétől
   és nem additívak. pl. nyomás (p), hőmérséklet (T), elektromos potenciál
3. Fajlagos állapotjelzők: extenzív állapotjelző egységnyi
   tömegre, térfogatra vonatkoztatva. pl. sűrűség: m/V, móltérfogat: Vm = V/n, anyagmennyiség koncentráció: c= n/V

Question 25

Mi a termodinamikai egyensúly feltétele?

Answer 25

az intenzív állapotjelzők egyike sem változik, térben állandók.
Nem játszódnak le makroszkópikus folyamatok.

Question 25

Mi a termodinamikai egyensúly feltétele?

Answer 25

az intenzív állapotjelzők egyike sem változik, térben állandók.
Nem játszódnak le makroszkópikus folyamatok.

Question 26

Mit jelent a rendszer folyamatai?

Answer 26

a változásoknak azon sorozata, ami egy meghatározott kezdeti állapotból egy végállapotba való átmenet révén megy végbe, eközben valamilyen útvonalon halad végig

Question 27

Mi a termodinamikai hajtóerő?

Answer 27

Valamely intenzív mennyiség inhomogenitásával arányos hatás, amely meghatározott extenzív mennyiség áramát idézi elő, illetve tartja fenn

Question 28

Mi a transzportfolyamat?

Answer 28

Olyan kiegyenlítődési folyamat, amelyben valamely extenzív
mennyiség árama az adott intenzív mennyiség fenntartott
inhomogenitása következtében jön létre, illetve áll fenn.

Question 29

Mi a szabadsági fok?

Answer 29

azon függetlenül változtatható intenzív
állapotjelzők száma, amelyek bizonyos határon belül szabadon
változtathatók anélkül, hogy a rendszerben lévő fázisok száma
változna.

szabadsági fokok száma = állapotjelzők száma - egyenletek száma

szabadsági fokok száma (SZ) = F (K+1) - (F-1)(K+2)

Question 29

Mi a szabadsági fok?

Answer 29

azon függetlenül változtatható intenzív
állapotjelzők száma, amelyek bizonyos határon belül szabadon
változtathatók anélkül, hogy a rendszerben lévő fázisok száma
változna.

szabadsági fokok száma = állapotjelzők száma - egyenletek száma

szabadsági fokok száma (SZ) = F (K+1) - (F-1)(K+2)

Question 30

Mi a Gibbs-féle fázistörvény?

Answer 30

A Gibbs-féle fázisszabály a rendszer alkotóinak száma K
fázisainak száma F szabadsági fokainak száma SZ között
állapít meg összefüggést:

F + SZ = K+2
- 2: a hőmérsékletet és nyomást, mint független változókat jelenti
- jég esetén: K=1, F=1 –> SZ=2

Question 31

Mi jellemzi egy termodinamikai rendszer állapotát?

Answer 31

Egy termodinamikai rendszer állapotát annyi extenzív
mennyiség jellemzi, ahány kölcsönhatásban részt tud venni a
környezetével.
Általánosan megközelítva: p1, V1, T1, n –> p2, V2, T2, n

Question 31

Mi jellemzi egy termodinamikai rendszer állapotát?

Answer 31

Egy termodinamikai rendszer állapotát annyi extenzív
mennyiség jellemzi, ahány kölcsönhatásban részt tud venni a
környezetével.
Általánosan megközelítva: p1, V1, T1, n –> p2, V2, T2, n

Question 32

Mik a tökéletes gáz (vagy ideális gáz) jellemzői:

Answer 32

• a gáz részecskéi egymástól távol helyezkednek el,
• gyors, rendezetlen mozgást végeznek a klasszikus mechanika törvényei szerint
• Térfogatuk pontszerű,
• nincs kölcsönhatás közöttük,
• ütközésük rugalmas

Question 33

Mi az izoterm állapotváltozás?

Answer 33

a zárt térben lévő állandó tömegű és állandó hőmérsékletű gáz nyomása és térfogata fordítottan arányos
p*V = állandó – Boyle-Mariotte törvény

Question 34

Mi az izobár állapotváltozás?

Answer 34

A zárt térben lévő állandó tömegű és állandó nyomású gáz térfogata és hőmérséklete egyenesen arányos.
V/T = állandó –> Gay-Lussac I. törvénye

Question 35

Mi az izochor állapotváltozás?

Answer 35

A zárt térben levő állandó tömegű és állandó térfogatú gáz nyomása és hőmérséklete egyenesen arányos.
p/T = állandó –> Gay-Lussac II. törvénye

Question 36

Mi az egyesített gáztörvény?

Answer 36

Állandó tömegű gáznak, ha egy folyamatban változik a térfogata, nyomása és hőmérséklete, akkor
p1V1 = pxV2

Question 37

Avogadro törvénye:

Answer 37

Azonos nyomású, hőmérsékletű és térfogatú gázokban
ugyanannyi részecske található.
pV = nR*T - általános gáztörvény
Azaz, azonos állapotú gáz 1 mol anyagmennyisége ugyan
akkora térfogatot tölt be a gáz minőségétől függetlenül.

Question 38

Mi jellemzi a hőszigetelt rendszer állapotváltozását?

Answer 38

Adiabatikus állapotváltozás: a rendszer és környezete között
hőcsere nincs.
A dugattyú munkája a gáz belső energiáját növeli vagy csökkenti.
Expanzió -> belső energia csökken -> hőmérséklet csökken Mindegyik állapotjelző változik

Question 39

Mi az állapotfelület?

Answer 39

Az állapotegyenlet ábrázolása háromdimenziós koordináta rendszerben.

Question 40

Mi a rendszer teljes energiája?

Answer 40

A belső energia a rendszeren belüli részecskék összes energiáját jelenti.

egy rendszer teljes energiáját
* kinetikus (mozgási) energiájának
* potenciális (helyzeti) energiájának
* belső energiájának összegeként írhatjuk fel.

E teljes = E kin+E pot + E belső

Question 41

Mik a belső energia összetevői?

Answer 41

1. Termikus (hő) energia
2. Intermolekuláris energia
3. Kémiai energia
4. Magenergia

Question 42

Hogyan határozzuk meg a belső energiát?

Answer 42

Pontos mennyisége nem meghatározható.
Megegyezik azzal az energivával ami az adott rendszer létrehozásához szükséges.

Einstein-féle ekvivalencia elv: E = m*c^2

Az energiának nincs abszolút éréke, csak energiakülönbségeket tudunk mérni.
dU = U végső - U kezdeti

Question 43

Hogyan értelmezhető kinetikusan a gázok belső energiája?

Answer 43

Kinetikus gázelmélet jelentősége: a gázok makroszkopikus
tulajdonságait a mikroszkopikus részecskék mozgásával
magyarázza a statisztika felhasználásával

Ha a rendszer tökéletes gáz, részecskéi egyenes vonalú egyenletes sebességgel mozognak miközben egymással és az edény falával rugalmasan ütköznek.

Question 44

Milyen a gázrészecskék sebességének eloszlása?

Answer 44

Egyatomos gázban lévő N számú részecske s ebessége egy adott hőmérsékleten ún Maxvell Boltzmann eloszlást mutat
A sebesség tehát az átlagértéktől (csúcsmaximum) kisebb nagyobb mértékben eltér.
A részecske sebessége a hőmérséklettel arányos!

Question 45

Ideális gázok belső energiája:

Answer 45

Ekvipartíció elve: (energia egyenletes eloszlásának elve):
A mozgási energia a részecskék között a rendezetlen
mozgás, és az ütközések miatt, egyformán oszlik el