Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2005-06

3103100076 TERMODINÀMICA QUÍMICA


Objectius Programa provisional  

Introduir a l'estudiant els conceptes de temperatura, calor i treball, i la seva relació a partir del primer principi de la Termodinàmica. Formular el segon i tercer principis i assolir la comprensió d'un concepte tan fonamental com és l'entropia i les seves variacions. Aprendre a utilitzar les derivades parcials i l'anàlisi diferencial per deduir relacions generals entre magnituds que defineixen propietats macroscòpiques de la matèria. Aplicar tots els conceptes introduïts a l'estudi dels gasos ideals i reals, i a l'equilibri químic i de fases.
 
Prerrequisits  

 
Contingut (Programa)  

I. Principis de la termodinàmica

1. Conceptes generals. Orígens i aplicacions de la termodinàmica. Sistemes i variables. Paràmetres extensius i intensius. Parets, restriccions i processos. Equilibri (principi zero).

2. Primer principi. Treball i calor. Energia interna. Primer principi de la termodinàmica. El gas ideal. Capacitat calorífica. Entalpia. Altres funcions d'estat. Principi d'Euler. El coeficient de Joule-Thompson. El coeficient de Joule.

3. Termoquímica. Energia i entalpia de reacció. Energia i entalpia de formació. Tècniques experimentals. Canvis de fase. Energia d'enllaç.

4. El segon principi. Entropia i espontaneïtat. Segon principi. Cicle de Carnot. Temperatura termodinàmica. Entropia de processos reversibles i irreversibles.

5. L'entropia. Concepte estadístic de l'entropia. Desordre i espontaneïtat. La fletxa del temps. El tercer principi. El zero absolut. Entropies absolutes.

6. Energia lliure i entalpia lliure. Definicions. Relacions de Maxwell. Propietats de G i de A. Equació de Gibbs-Helmholtz. Altres formulacions de la termodinàmica.

7. Gasos reals. Desviacions de la idealitat. Equació de van der Waals. La regió crítica. Paràmetres reduïts. Equació del virial.

8. Sistemes oberts. Propietats molars parcials. El potencial químic. Activitat i coeficient d'activitat. Fugacitat.

II. Equilibri

9. L'estat d'equilibri. Concepte d'equilibri químic. La constant d'equilibri. Desplaçaments de l'equilibri.

10. Equilibri de fases. Fase. Component. Grau de llibertat. Regla de les fases. Sistemes d'un sol component. Equació de Clausius-Clapeyron. Equació de Gibbs.

11. Dissolucions. Dissolucions ideals. Condició d'equilibri de fases. Destil·lació. Propietats col·ligatives. Dissolucions reals. Variacions de l'activitat. Determinació de coeficients d'activitat. Fases condensades.

12. Dissolucions d'electròlits. Activitat i coeficients d'activitat mitjans. Determinació experimental. Força iònica. Teoria de Debye-Hückel. Equilibris iònics. Efecte d'ió comú. Efecte del dissolvent.

13. Sistemes electroquímics. Fases amb càrregues elèctriques. Potencials d'elèctrode. Força electromotriu. Potencials normals. Aplicacions.Regularment, segons preveu el pla d'estudis, es dedicaran uns crèdits a la resolució de problemes i exercicis i es proposaran a l'estudiant exercicis complementaris perquè els pugui resoldre com a autoavaluació. Els exercicis estaran relacionats amb el programa de teoria i tenen per objectiu relacionar els coneixements teòrics adquirits amb la seva aplicació pràctica. L'àrea de Química Física facilita un quadern amb la col× lecció de problemes que es considera més adequada.

 
Bibliografia  


Teoria

Aguilar, J., 1984, Curso de termodinámica, 2a. ed., Alhambra, Madrid.

Atkins, P.W., 2002, Atkins' Physical Chemistry, 7a ed., Oxford University Press, Oxford, (Existeix trad. castellana d'una edició anterior).

Brillas, E., Bastida, R.M., Centellas, F., Domènech, X., 1992, Fonaments de termodinàmica, electroquímica i cinètica, Barcanova, Barcelona.

Callen, H.B., 1985, Thermodynamics and an introduction to thermostatics, J. Wiley & Sons, Nova York. (Existeix trad. castellana d'una versió anterior).

Claret, J., Mas, F., Sagués, F., 1996, Termodinàmica Química i Electroquímica, Llibres de l'Index, Barcelona.

Denbigh, K., 1981, The principles of chemical equilibrium, 4a ed., Londres, Cambridge U. P., Londres. (Existeix trad. castellana d'una edició anterior).

Gandia, V., 1995, Manual de Termodinàmica, Universitat de València, València.

Kauzmann, W., 1966-67, Thermal properties of matter, W.A. Benjamin, Menlo Park. (Existeix trad. castellana d'una edició anterior).

Klotz, I.M., Rosenberg, R.M., 1986, Chemical thermodynamics, 4a ed., W.A. Benjamin, Menlo Park.(Existeix trad. castellana d'una edició anterior).

Reid, C.E., 1990, Chemical thermodynamics, McGraw-Hill, Nova York.

Rodriguez Renuncio, J.A., Ruiz Sánchez, J.J., Urieta Navarro, J.S, Termodinámica Química, Colección Química Básica, Editorial Síntesis, Madrid.

Wood, S.E. (ed.)., 1990, Thermodynamics of chemical systems, Cambridge U.P., Londres.

Zemansky, M.W., Dittman, R.H., 1981, Heat and thermodynamics, 6a ed., McGraw-Hill, Nova York. (Existeix trad. castellana).

Problemes

 Abbott, M.M., van Ness, H.C., 1989, Theory and Problems of Thermodynamics, (2ª Ed.), Schaum's Series, McGraw Hill, Nova York.

Bearman, R.J., Chu, B., Problems in thermodynamics, Reading, Addison-Wesley, 1967. (Existeix trad. castellana).

Gandía, V., Problemas de Termología, València, 1977.

Rodriguez Renuncio, J.A., Ruiz Sánchez, J.J., Urieta Navarro, J.S, Problemas resueltos de Termodinámica Química, Colección Química Básica, Editorial Síntesis, Madrid.

Wood, A., Problems in physical chemistry, Nova York, Clarendon P., 1974.

 
Mètodes docents  

L'assignatura es donarà bàsicament a partir de classes de teoria tradicional així com classes pràctiques de resolució de problemes. Aquestes classes estaran basades en transparències que es podran obtenir a través de "La meva UdG" anteriorment a la seva impartició. També es realitzaran tutories personalitzades al llarg del curs per tal de que l'alumne pugui seguir sense problemes el ritme de la classe. Aquestes tutories es programaran d'acord amb l'alumne.
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

Es portarà a terme una avaluació contínua de la matèria, tant en la part pràctica com en la part teòrica. Normalment aquesta avaluació es realitza mitjançant una prova escrita que consta de qüestions aplicades (problemes) i qüestions teòriques. L'objectiu principal és poder confrontar els objectius planificats en la programació de l'assignatura amb els coneixements assolits per l'estudiant. En el domini cognoscitiu i de l'aprenentatge es valoren: el coneixement de teories, aplicacions, mètodes i instruments, el grau de comprensió dels conceptes, la capacitat d'aplicació i de relació justificada pels objectius concrets del programa, el fet d'assolir un cert estil de raonament i pensament creatiu i de predicció, el domini de tècniques experimentals i de manipulació de dades empíriques, l'anàlisi de propietats i la capacitat de treballar amb problemes reals.

 
Informació addicional  

Adreces d'interés:

stark.udg.edu/~emili/docent

stark.udg.edu/~silvia/docent  

iqc.udg.edu/~miquel/docent/termo/TERMO.HTM

 
Llengua de les classes