کتاب شیمی فیزیک و کوانتوم رشته نانو شیمی
جزوات آمادگی آزمون دکتری سراسری رشته نانو شیمی - مطالبق با آخرین تغییرات آزمون دکتری 95 به همراه تست ها و پاسخ تشریحی
فصل اول: تعادل
ماده
مدل سنتیکی گازها، این است که گاز به صورت حرکات تصادفی دائمی مجموعهای از ذرات در نظر گرفته میشود. و گـاز
کامل، مدل ایدهآلی از حالت گازی ماده است. یک جسم به شکل ذاتی و خالص یک ماده است و مقدار آن برحسب مول،
گزارش میشود. یک مول برابر با تعـداد اتـمهـای موجـود در 12 گـرم کـربن 12 مـیباشـد. و از نظـر تجربـی، برابـر بـا
/ ´
23
.است 6 02 10
N اگر نمونهای دارای N ذره باشد، مقدار جسم آن شامل
n
NA
= میباشد که NA ثابت آواگادور است. خاصیت مقـداری،
خاصیتی است که به مقدار جسم موجود در نمونه بستگی دارد.
خاصیت شدتی، مستقل از مقدار جسم موجود در نمونه است. دو مثال از خواص مقداری، جرم و حجم است. و از خـواص
شدتی، دما، دانستیه جرمی و فشار را میتوان نام برد.
Xm ، مقدار خاصیت مقداری نمونه x، تقسیم بر مقدار جسم موجود در نمونه میباشد. خاصیت مولی، یک
خاصیت مولی،
خاصیت شدتی است زیرا مستقل از مقدار جسم موجود در نمونه میباشد.
حجم مولی ( Vm)، یعنی حجم نمونه، تقسیم بر مقدار جسم موجود در نمونه است.
غلظت مولی(مولاریته) برابر با مقدار جسم حل شده تقسیم بر حجم محلول است.
غلظت مولی معمولاً برحسب مول بر لیتر بیان میشود. مولاریته برابر با مقدار جسم حل شـونده تقسـیم بـر جـرم حـلال
میباشد. و واحد آن برحسب تعداد مولهای حل شونده در هر کیلوگرم حلال میباشد.
محلول رقیق، محلولی است که غلظت مولی آن بزرگتر از molL /
-1
.نباشد0 01
انرژی
توان انجام کار را انرژی میگویند. انرژی را نمیتوان بوجود آورد و نمیتوان از بین برد (قانون بقای انرژی) انرژی سنتیک،
، یک جسم، انرژی مربوط به حرکات آن است. برای جسمی به جرم m کـه بـا سـرعت V حرکـت مـیکنـد، انـرژی Ek
است. انرژی سنتیک یک جسم ساکن، صفر باشد. انرژی پتانسیل V یک جسم، انرژی مربـوط 2 می 1 2 سنتیک برابر با mV
به موقعیت آن است. برای مثال، انرژی پتانسیل یک جسم در سطح زمین، صفر است و انرژی پتانسیل الکتریکـی دو ذره
ی باردار در فاصله بینهایت از یکدیگر، صفر است. هرگاه جسمی به جرم m، در ارتفـاع h از سـطح زمـین باشـد، انـرژی
پتانسیل آن برابر با (mgh) خواهدبود. که g شتاب سقوط آزاد نامیده میشود. شیمی فیزیک 9
، در فاصله r در خلاء از ذره دیگری با بار 1 q اگر ذرهای با بار q
2
قرار داشتهباشد، در ایـن صـورت، انـرژی پتانسـیل آنهـا
بوسیله ی رابطهی زیر داده میشود:
گرمای انتقالی
dU = dq + + dw dwe که dwe کار مازاد بر کار انبسـاطی exP به طور کلی، تغییر انرژی داخلی یک سیستم برابر است با:
dw ، است. به طور کلی در حجم ثابت و بدون کار اضافی، dw =0 و dU=dq است. طبق مطالب فوق، نتیجه میشود exP
که هرگاه سیستمی دستخوش یک تغییر حالت شود با اندازهگیری مقدار انرژی که به صورت گرما به یک سیستم با حجم
ثابت داده میشود (qñ0)یا به صورت گرما از آن سیستم گرفته میشود (qá0)، در حقیقـت، تغییـر انـرژی داخلـی آن را
V اندازهگیری میکنیم.
q D = U qV یعنی گرما در حجم ثابت.
شیمی فیزیک 25
معمولترین شیوه، برای اندازهگیری DU ، بمب گرماسنج آدیاباتیـک اسـت کـه در آن حجـم ثابـت اسـت. تغییـر دمـای
گرماسنج DT ، متناسب با گرمایی است که واکنش آزاد و یا جذب میکند: طبق رابطه روبرو، مقدار گرما بدست میآیـد.
q = DC T
C ثابت گرماسنج است. که به روش الکتریکی بدست میآید. همچنین گرما طبق رابطه ی q=I.V.t بدست میآید که I
جریان برحسب آمپر، V پتانسیل برحسب ولت و t زمان برحسب ثانیه است و گرما برحسب ژول محاسبه میشود.
هرگاه دمای یک ماده افزایش یابد، انرژی داخلی آن زیاد میشود. اگر انرژی داخلـی برحسـب دمـا، رسـم شـود، منحنـی
بدست میآید که شیب منحنی در هر دما، ظرفیت گرمای سیستم نام دارد.
ظرفیت گرمایی در حجم ثابت با CV نشان داده میشود و به طور قراردادی به صورت زیر تعریف میشود:
سؤالات مربوط به فصل دوم: قانون اول مفاهیم
1 Qp. اگر برای یک واکنش شیمیایی،
گرمای واکنش در دما و فشار ثابت و DHتغییر آنتالپی واکنش باشد، در
D = H qP تحت کدام یک از شرایط زیر
است؟
1) اجزاء واکنش گاز ایدهآل باشند.
2) کار انبساطی یا مکانیکی، تنها نوع کار باشد.
3) واکنش تعادلی باشد.
4) واکنش در ظرف در بسته انجام شود.
2. گرمای حاصل از یک واکنش شیمیایی در دما و حجم ثابت به شرط آنکه هـیچ گونـه کـاری بـه جـز کـار
انبساطی نداشته باشد برابر است با:
1) تغییرات آنتالپی 2) حاصلضرب تغییرات آنتروپی در دما
3) تغییرات انرژی داخلی 4) هیچکدام از جوابهای فوق
شیمی فیزیک 29
جواب سوالات فصل دوم
1. گزینه 2 درست است.
DHT کمیتهای
HT و
D متناظر با اختلاف آنتالپی بین فرآوردهها و واکنشها در همان دمـای T هسـتند و DH بـرای °
واکنشی در فشار ثابت در سیستمی که فقط کار انجام میدهد، DH برابر با qp یعنی گرمایی است که وارد سیستم و یـا
از آن خارج میشود.
2. جواب گزینه 3 است.
DU = -pdV + qD = U q.
سؤالات مربوط به فصل سوم: قانون اول ماشینی
1. برای این که گازی ضمن انبساط ژول تامسون در گسترهی T و P سرد شود میبایست ضریب ژول تامسـون
در گسترهی Tو P موردنظر .......... باشد.
1) صفر 2) منفی
3) مثبت 4) کوچکتر و مساوی صفر
جواب: گزینه 3 درست است.
برای تغییرات دما با فشار در آنتالپی ثابت، ضریب ژول تامسـون را بـه دسـت مـیآورد. در گازهـای ایـدهآل ضـریب ژول
تامسون و ضریب ژول تامسون هم دما برابر با صفر است. ولی در گازهای حقیقی، اگر در گسترهای از دما و فشار m ñ jT 0با
تراکم گاز، دما پایین خواهد آمد. دمایی که در آن ضریب ژول تامسون تغییر علامت میدهد، دمای وارونگی نام دارد.
نوع فایل:Pdf
سایز :1.22 MB
تعداد صفحه:158