Fizikai Kémia 1 (termodinamika és statisztikus termodinamika)
előadás és számolási gyakorlat kémia alapszakosoknak és tanárszakosoknak
kv1c1fz1 (a régi kktn1fk1/1, kv1n1fz1/1, kvvn1fk1/r1 és kv1n2fz2, kvvn2fk2/r kódok helyett is!)

2016/2017.  2. félév 

Előadó: Keszei Ernő , 148-as szoba, telefon:  372-2500/1904 mellék, keszei-AT-chem.elte.hu

Gyakorlatvezetők:         Keszei Ernő , 148-as szoba, telefon:  372-2500/1904 mellék, keszei-AT-chem.elte.hu
                                 Vesztergom Soma , 149-es szoba, telefon:  372-2500/1571 mellék, vesztergom-AT-chem.elte.hu
                                 Bencze László , 025-ös labor, telefon:  372-2500/1505 mellék, bencze-AT-googlemail.com

        Az előadás időpontja: péntek 10:15-12:45, helye: Kémia épület 065-ös Than terem

        A gyakorlatok időpontja: hétfő 14:00-14:45, helye: 160-as terem (Keszei Ernő)
                                                      Konzultáció: 14:45-15:30, helye: 160-as terem
                                                                         a gyakorlatok weboldala:
                                                             http://electro.chem.elte.hu/index.php?page=fizkem1_gyak&lang=hu
                                                              A házi feladatok pontszámai itt érhetők el.

                                                   csütörtök 8:15-9:00, helye: 160-as terem (Vesztergom Soma)
                                                      Konzultáció: 9:00-9:45 , helye: 160-as terem
                                                                            a gyakorlatok weboldala:
                                                             http://electro.chem.elte.hu/index.php?page=fizkem1_gyak&lang=hu

                                                   kedd 14:00-14:45, helye: -1.62-es terem (Bencze László)
                                                      Konzultáció: 14:45-15:30, helye: -1.62-es terem
                                                                         a gyakorlatok weboldala:
                                                             http://phys.chem.elte.hu/bencze/fizkemgyak1.html

Hirdetmények               Feltételek          Vizsgatételek              Görög ABC

Részletes kurzusismertetés     Tematika és ajánlott irodalom     Tankönyv

Évfolyamdolgozat témák       Feladatgyűjtemény (ANGOLUL!!)

                       TERVEZETT Órabeosztás, tematika:

Február 10. kedd:

Február 17. péntek:

   1. előadás: A kurzus elvégzésének feltételei.  Mi a fizikai kémia és a kémiai termodinamika? A termodinamika történeti áttekintése, felépítésének koncepciói. A termodinamika tárgya. Az anyag mikroszkopikus és makroszkopikus jellemzése. Egyensúlyi rendszerek tulajdonságai. A termodinamika 1. axiómája.
Elolvasni: tankönyv 3–15. oldal. Angolul tudó érdeklődők megnézhetik Callen termodinamika könyvét is. (42.7 MB!) Franciául tudók megnézhetik Sadi Carnot könyvét, az elsőt, ami termodinamikáról szól. Az eredeti angol tankönyv 1 példányban megtalálható a Kémiai Könyvtárban. Itt elmélyíthető az izotrópia fogalma. Elérhető az előadáson említett (bor)egyetemi jegyzet is.

   1. gyakorlat: Matematikai összefüggések gyakorlása. Hő és munka számítása. (Használható egy letölthető függvényanalízis képletgyűjtemény.)

Február 24. péntek:

   2. előadás: A termodinamika 2., 3. és 4. axiómája. A termodinamika alapproblémája és annak megoldása.  Az entrópiafüggvény tulajdonságai. Egyensúlyi rendszerek jellemzése entrópia és energia reprezentációban. Entrópia és energia-alapú fundamentális egyenletek. Intenzív és differenciális fundamentális egyenletek. Állapotegyenletek és a fundamentális egyenletek viszonya. Az Euler egyenlet és a Gibbs-Duhem egyenlet. Ideális gáz és ideális van der Waals fluidum fundamentális egyenlete.
Elolvasni: tankönyv 3–33. oldal és F1 függelék (300–305. oldal)

   2. gyakorlat: Munka, hő, belső energia számítása. Entrópiafüggvények vizsgálata.

Március 3. péntek:

   3. előadás: Termikus, mechanikai és kémiai egyensúlyok  leírása egyszerű elszigetelt és adiabatikus rendszerekben. Egyensúlyok  jellemzése állandó nyomáson, állandó hőmérsékleten, valamint állandó nyomáson és hőmérsékleten. Entrópia- és energiajellegű potenciálfüggvények tulajdonságai. Fundamentális egyenletek bővített köre. A tegnapi Arany János születésnap alkalmából egy négysoros.
Elolvasni: tankönyv 3–53. oldal; Egy oldal a Gibbs-Helmholtz egyenletről;   Segédanyag a közeli ismerkedéshez termodinamikai rendszerekkel. Egyéb aktuális kapcsolódó hírek, rendezvények elérhetők itt.

   3. gyakorlat: Potenciálfüggvények és összefüggéseik vizsgálata. Számítások mérhető mennyiségekkel.

Március 10. péntek:

   4. előadás: Entrópia- és energiajellegű potenciálfüggvények tulajdonságai (összefoglaló ismétlés).  A termodinamikai potenciálfüggvények számítása mérhető mennyiségekkel. Termodinamikai mennyiségek számítása fundamentális egyenlet alapján. Ideális gáz fundamentális egyenlete. Reverzibilis és kvázistacionárius folyamatok; munka és hő számítása ezek során. Termodinamikai körfolyamatok és gépek.  A Joule-Thomson effektus; izentropikus folyamatok.
Egy két nappal ezelőtti aktualitás, és egy plakát.
Elolvasni: tankönyv 26–33. és 51–82. oldal

   4. gyakorlat: U(T,V,n) előállítása, a parciális deriváltak értékei ideális és van der Waals-gázra; Cp-Cv viszonya általában és ideális gázra; összefüggések a hőtágulási és a kompresszibilitási tényezővel, e tényezők értékei ideális gázra. Egy-egy példa hőerőgépre és hűtőgépre.

Március 17. péntek:

    5. előadáson:  Zárthelyi dolgozat: 10:05–11:00, 065 (Than) terem; utána 11:15-től előadás
                            (Felkészülés: a tankönyv 3–82. oldalából + feladatokból; képletgyűjtemény, amit nyomtatva mindenki megkap.)
   Az előadás anyaga: A kémiai potenciál ideális gázokban és ideális elegyekben. Az abszolút aktivitás és a relatív aktivitás. Fizikailag megvalósítható és virtuális vonatkoztatási állapotok relatív aktivitások alkalmazásakor. Keveredési tulajdonságok elegyképződéskor: elegyedési térfogat, belső energia, entalpia, szabadentalpia, entrópia. Ideális és reális elegyek, azok termodinamikai tulajdonságai.
Az előadáson elhangzott Esterházy-idézet pontos szövege.
Elolvasni: tankönyv 83–115. oldal

   5. gyakorlat: Hőerőgépek hatásfokának számítása termodinamikai adatok alapján. Elegyekkel kapcsolatos számítások.

Március 24. péntek:

   6. előadás: Reális elegyek termodinamikai leírása. Tiszta anyagok fázisegyensúlyai. Különböző fázisok stabilitási tartománya. A kémiai potenciál hőmérséklet- és nyomásfüggése egykomponensű rendszerben (azaz tiszta anyagban). A Clapeyron egyenlet. A Clausius-Clapeyron egyenlet származtatása a Clapeyron egyenletből.
Elolvasni: tankönyv 98–138. oldal

    6. gyakorlat: Számítások tiszta anyagok fázisátalakulásával kapcsolatban.

Március 31. péntek:

   7. előadás: Kétkomponensű folyadék-gőz egyensúlyok. Kétkomponensű folyadék-gőz egyensúlyok ideális elegyekben. Nem-ideális elegyek folyadék-gőz fázisdiagramjai.  Azeotrópos elegyek. Kétkomponensű szilárd-folyadék fázisdiagramok típusai: korlátlan elegyedés mindkét fázisban, korlátolt elegyedés egyik fázisban. Kolligatív tulajdonságok: gőznyomás-csökkenés, fagyáspontcsökkenés, forráspont-emelkedés, pórusos diffúzió, ozmózis. Többkomponensű elegyek fázisdiagramjai. Komponensek elválasztása különböző fázisdiagramok esetén.
Elolvasni: tankönyv 138–190. oldal

    7. gyakorlat: Számítások két- és többkomponensű rendszerek fázisátalakulásaival kapcsolatban.

Április 7. péntek:

    8. előadás: Kémiai reakciók egyensúlya állandó nyomáson és hőmérsékleten, ill. más körülmények között. Az egyensúlyi állandó és a reakció termodinamikai adatainak kapcsolata. A standard kémiai potenciálok kiszámítása reakcióhő és reakció-entrópia adatokból. A kémiai reakció egyensúlyi állandójának hőmérséklet- és nyomásfüggése. A Le Châtelier-Braun elv.
A klasszikus termodinamika főtételei. A belső energia és az entrópia származtatása Joule kísérleteiből és a hőerőgépekkel kapcsolatos kísérleti tapasztalatokból.
Elolvasni: tankönyv 191–215. oldal, valamint 312-321. oldal

   8. gyakorlat: Számítások kémiai reakciók egyensúlyaival kapcsolatban.

Április 14. péntek:

   Tavaszi szünet

Április 21. péntek:

    Ezen a héten:  Zárthelyi dolgozat: 10:15–11:00, 065 (Than) terem; utána 11:15-től előadás
                            (Felkészülés: a tankönyv 83–215. oldalából + feladatokból)
    9. előadás: Kémiai reakciók egyensúlya állandó nyomáson és hőmérsékleten, ill. más körülmények között: különböző referenciaállapotok használata. A Le Châtelier-Braun elv.
A termodinamika kiterjesztése nem egyszerű rendszerekre: elektromos, mágneses, felületi, stb... kölcsönhatások termodinamikai leírása. Görbült felületek termodinamikája. Elektromosan töltött részecskéket tartalmazó testek termodinamikájának alapjai. Az elektroneutralitás elve. Az elektromos töltésátvitel termodinamikai jellege. Töltött részecskéket (ionokat) tartalmazó fázisok leírása. Az elektrokémiai potenciál. A közepes aktivitási tényező.
Elolvasni: tankönyv 200–242. oldal

   9. gyakorlat: Számítások kémiai reakciók egyensúlyaival és felületi jelenségekkel kapcsolatban.

Április 28. péntek:

   10. előadás: Egyensúlyi feltételek elektromos töltéssel rendelkező részecskéket tartalmazó fázisok között. Galváncellák és elektródok termodinamikája.Transzportfolyamatok általános leírása. Hővezetés, elektromos vezetés, viszkózus folyás. Diffúzió: Fick I. és II. törvénye.
Elolvasni: tankönyv 216–251. és 289-299. oldal.

   10. gyakorlat: Számítások elektrokémiai egyensúlyokkal és transzportfolyamatokkal kapcsolatban.

Május 5. péntek:

   11. előadás: Statisztikus termodinamika. A mikrokanonikus sokaság és a kanonikus sokaság statisztikai jellemzése. Einstein-kristály és kétállapotú molekulákból álló rendszer fundamentális egyenlete mikrokanonikus sokaságon és kanonikus sokaságon.
Elolvasni: tankönyv 252–270. oldal. A három utolsó előadáson vetített anyag megtalálható itt.

   11. gyakorlat: Elektromos töltéssel rendelkező részecskéket tartalmazó rendszerekkel kapcsolatos számítások. Számítások transzportfolyamatokkal kapcsolatban.

Május 12. péntek:

   Pázmány nap (szünet)

   12. gyakorlat: Számítások transzportfolyamatokkal kapcsolatban. Statisztikus számítások mikrokanonikus és kanonikus sokaságon.

Május 19. péntek:

   12. előadás: Transzlációs, forgási, rezgési és elektronikus partíciós függvények számítása kanonikus sokaságon. Ideális gázok fundamentális egyenlete. A kanonikus energiafüggvény jellemzői. Az ekvipartíció tétele. Az entrópia statisztikus kifejezésének általános tulajdonságai. Kémiai egyensúlyi állandó számítása kanonikus sokaságon. A hátralévő zárthelyi dolgozatok, a jegymegajánlások és a vizsga megbeszélése.
Elolvasni: tankönyv 270–288. oldal

   13. gyakorlat: Felkészítés a 3. zárthelyi dolgozatra.

Május 22. hétfő:

    Póthét:  Zárthelyi dolgozat: 8:15–9:15, 065 (Than) terem
                (Felkészülés: a tankönyv 216–298. oldalából + feladatokból)
  
             Pótzárthelyi dolgozat 25-én csütörtökön 10:00–11:00 a –1.75 Konferencia teremben
                (Felkészülés: az egész félévi anyagból)

      Utolsó módosítás: 2017. május 5.