- Plynný skupenský stav – obecná charakteristika. Popis stavového chování ideálních a reálných plynů prostřednictvím stavových rovnic. Kondenzace (zkapalňování) plynů – definice, podmínky, kritický bod, praktické využití kondenzace plynů. Joule-Thomsonův jev, Joule-Thomsonův koeficient a jeho závislost na teplotě, inverzní teplota, praktické využití.
- Definice vybraných termodynamických pojmů. Formulace a rozbor I. věty termodynamické, její důsledky, vnitřní energie, entalpie. Tepelné kapacity – definice, druhy, vzájemné rozdíly, změny s teplotou a v průběhu chemické reakce. Objemová práce ideálního a reálného plynu při izochorickém, izobarickém, izotermickém a adiabatickém ději.
- Termodynamické definice molových tepel, ohřev a ochlazování látek včetně izotermních fázových přeměn. Termochemie – definice vybraných pojmů, termochemické zákony (Lavoisier – Laplaceův, Hessův) a jejich praktické využití. Výpočet reakčních tepel a jejich závislosti na teplotě – Kirchhoffovy rovnice, praktické aplikace. Výpočet maximální adiabatické teploty, entalpické bilance v závislosti na změně reakčních podmínek, praktické využití.
- Formulace a rozbor II. věty termodynamické a její důsledky. Tepelné stroje, Carnotův tepelný stroj, termodynamická účinnost, Carnotův kruhový cyklus. Obecná charakteristika rovnovážných stavů – definice, druhy, popis prostřednictvím vhodně zvolených veličin. Entropie, její výklad a závislost na stavových proměnných (adiabatický, izotermický děj, změna entropie s teplotou, tlakem, objemem, v průběhu chemické reakce včetně izotermních fázových přeměn).
- Termodynamické potenciály – Gibbsova, Helmholtzova energie, vztahy mezi termodynamickými veličinami. Závislost Gibbsovy a Helmholtzovy energie na teplotě – Gibbs-Helmholtzovy rovnice, odvození, rozbor, význam, podmínka termodynamické rovnováhy. Maxwellovy vztahy. Parciální molární veličiny, chemický potenciál, aktivita.
- Chemické rovnováhy, podmínka chemické rovnováhy, fyzikálně – chemický popis rovnovážných stavů. Rovnovážné konstanty – definice, druhy, význam, použití, jejich vzájemný přepočet. Rovnice reakční izotermy, adaptace rovnice na jednotlivé systémy. Disociační stupeň.
- Faktory ovlivňující chemickou rovnováhu – vliv teploty (rovnice reakční izobary a izochory), tlaku, inertní složky a koncentrace reagujících látek.
- Fázové rovnováhy a jejich popis. Gibbsův fázový zákon, fázový diagram jednosložkového systému, rovnice Clapeyronova a Clausius – Clapeyronova.
- Fázové rovnováhy ve vícesložkových soustavách. Roztoky a jejich klasifikace. Vyjadřování složení roztoků, popis roztoků pomocí empirických zákonů, Raoultův a Henryho zákon.
- Reálné roztoky, definice aktivity složky vzhledem k různým standardním stavům. Vícesložkové soustavy, interakční koeficienty ve vícesložkových soustavách. Termodynamické funkce roztoků, diferenciální a integrální termodynamické veličiny.
- Termodynamické modely roztoků ideálních, reálných, regulárních a atermálních. Gibbs – Duhemova rovnice. Závislost aktivity a aktivitního koeficientu na teplotě. Koligativní vlastnosti roztoků a jejich charakterizace, snížení tlaku par rozpouštědla nad roztokem netěkavé látky, ebulioskopický efekt, kryoskopický efekt, osmotický tlak.
- Fázové diagramy binárních kapalných směsí při různé mísitelnosti složek, obecné charakteristiky fázových diagramů, fázové diagramy dokonale mísitelných kapalin. Destilace – prostá destilace, rektifikace, izotermická, izobarická destilace, praktické využití.
- Fázové diagramy omezeně mísitelných kapalin, fázové diagramy v binárních soustavách s nemísitelnými kapalinami, ternární soustavy (charakterizace). Rozdělovací rovnováhy, materiálová bilance, význam extrakce a její uplatnění. Fázové diagramy v třísložkových soustavách. Základní typy rovnovážných diagramů v ternárních kapalných soustavách.
Náplň teoretických cvičení bude v souladu s osnovou přednášek.
Laboratorní cvičení:
1. Laboratorní úloha: Fázový diagram třísložkové soustavy
2. Laboratorní úloha: Stanovení parciálních molárních objemů v binárních kapalných roztocích
3. Laboratorní úloha: Termický rozklad uhličitanu vápenatého
4. Laboratorní úloha: Stupeň asociace a rovnovážná konstanta elektrolytické disociace kyseliny benzoové
- Definice vybraných termodynamických pojmů. Formulace a rozbor I. věty termodynamické, její důsledky, vnitřní energie, entalpie. Tepelné kapacity – definice, druhy, vzájemné rozdíly, změny s teplotou a v průběhu chemické reakce. Objemová práce ideálního a reálného plynu při izochorickém, izobarickém, izotermickém a adiabatickém ději.
- Termodynamické definice molových tepel, ohřev a ochlazování látek včetně izotermních fázových přeměn. Termochemie – definice vybraných pojmů, termochemické zákony (Lavoisier – Laplaceův, Hessův) a jejich praktické využití. Výpočet reakčních tepel a jejich závislosti na teplotě – Kirchhoffovy rovnice, praktické aplikace. Výpočet maximální adiabatické teploty, entalpické bilance v závislosti na změně reakčních podmínek, praktické využití.
- Formulace a rozbor II. věty termodynamické a její důsledky. Tepelné stroje, Carnotův tepelný stroj, termodynamická účinnost, Carnotův kruhový cyklus. Obecná charakteristika rovnovážných stavů – definice, druhy, popis prostřednictvím vhodně zvolených veličin. Entropie, její výklad a závislost na stavových proměnných (adiabatický, izotermický děj, změna entropie s teplotou, tlakem, objemem, v průběhu chemické reakce včetně izotermních fázových přeměn).
- Termodynamické potenciály – Gibbsova, Helmholtzova energie, vztahy mezi termodynamickými veličinami. Závislost Gibbsovy a Helmholtzovy energie na teplotě – Gibbs-Helmholtzovy rovnice, odvození, rozbor, význam, podmínka termodynamické rovnováhy. Maxwellovy vztahy. Parciální molární veličiny, chemický potenciál, aktivita.
- Chemické rovnováhy, podmínka chemické rovnováhy, fyzikálně – chemický popis rovnovážných stavů. Rovnovážné konstanty – definice, druhy, význam, použití, jejich vzájemný přepočet. Rovnice reakční izotermy, adaptace rovnice na jednotlivé systémy. Disociační stupeň.
- Faktory ovlivňující chemickou rovnováhu – vliv teploty (rovnice reakční izobary a izochory), tlaku, inertní složky a koncentrace reagujících látek.
- Fázové rovnováhy a jejich popis. Gibbsův fázový zákon, fázový diagram jednosložkového systému, rovnice Clapeyronova a Clausius – Clapeyronova.
- Fázové rovnováhy ve vícesložkových soustavách. Roztoky a jejich klasifikace. Vyjadřování složení roztoků, popis roztoků pomocí empirických zákonů, Raoultův a Henryho zákon.
- Reálné roztoky, definice aktivity složky vzhledem k různým standardním stavům. Vícesložkové soustavy, interakční koeficienty ve vícesložkových soustavách. Termodynamické funkce roztoků, diferenciální a integrální termodynamické veličiny.
- Termodynamické modely roztoků ideálních, reálných, regulárních a atermálních. Gibbs – Duhemova rovnice. Závislost aktivity a aktivitního koeficientu na teplotě. Koligativní vlastnosti roztoků a jejich charakterizace, snížení tlaku par rozpouštědla nad roztokem netěkavé látky, ebulioskopický efekt, kryoskopický efekt, osmotický tlak.
- Fázové diagramy binárních kapalných směsí při různé mísitelnosti složek, obecné charakteristiky fázových diagramů, fázové diagramy dokonale mísitelných kapalin. Destilace – prostá destilace, rektifikace, izotermická, izobarická destilace, praktické využití.
- Fázové diagramy omezeně mísitelných kapalin, fázové diagramy v binárních soustavách s nemísitelnými kapalinami, ternární soustavy (charakterizace). Rozdělovací rovnováhy, materiálová bilance, význam extrakce a její uplatnění. Fázové diagramy v třísložkových soustavách. Základní typy rovnovážných diagramů v ternárních kapalných soustavách.
Náplň teoretických cvičení bude v souladu s osnovou přednášek.
Laboratorní cvičení:
1. Laboratorní úloha: Fázový diagram třísložkové soustavy
2. Laboratorní úloha: Stanovení parciálních molárních objemů v binárních kapalných roztocích
3. Laboratorní úloha: Termický rozklad uhličitanu vápenatého
4. Laboratorní úloha: Stupeň asociace a rovnovážná konstanta elektrolytické disociace kyseliny benzoové