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Chimica Fisica I
Concetti introduttivi: Funzioni di stato, intensive ed estensive, Variabili indipendenti, Fase, Stato
termodinamico, Equilibrio termico, Principio zero, Scale di temperatura, Equilibrio termodinamico,
Processi reversibili e irreversibili, Lavoro fatto da una variazione di volume, Diagramma P-V, Lavoro
nelle trasformazioni reversibili, Differenziali esatti e non, Differenziali parziali, Differenziali esatti e
non esatti, Sistemi semplici
I Principio della Termodinamica: Calore, Formulazione del I Principio, Energia interna, Processi
reversibili, Processi adiabatici, Trasformazioni a pressione costante: entalpia, Trasformazioni a volume
costante, Capacità termica, Differenza (cp - cV), Esperimento di Joule, Esperimento Joule-Kelvin,
Applicazione del I Principio ai Gas Ideali, Differenza (cp - cV) per gas ideale, Processi adiabatici
reversibili (gas ideale), Lavoro: adiabatica reversibile (gas ideale), Lavoro: isoterma reversibile (gas
ideale), Lavoro fatto da un gas di van der Waals, Calori di reazione a V o P costante, Legge di Hess,
Misura dei calori di reazione, Energia di legame, Calori di reazione vs temperatura.
II Principio della Termodinamica: Limiti del I Principio, Lavoro - Calore, Calore – Lavoro, Frigorifero,
Postulati del II Principio, Equivalenza dei postulati di Kelvin & Planck e Clausius, Processi reversibili
ed irreversibili e II Principio
Entropia — Trattazione classica: Il ciclo di Carnet, Teorema di Carnot e corollari, Scala termodinamica
di temperatura, Efficienza di una macchina di Carnet, Lo zero assoluto della temperatura, Temperatura
sulla scala termodinamica, Scala Kelvin e scala di temperatura del gas ideale, Sostituzione di un
processo reversibile, Teorema di Clausius, Disuguaglianza di Clausius, Entropia, Calcoli di entropia,
Variazioni di entropia - processo irreversibile
Entropia: Variazioni di entropia nei sistemi isolati, δq/T differenziale esatto - processo reversibile, II
Principio, Diagrammi T – S, Efficienza di una macchina di Carnet, Teorema e disuguaglianza di
Clausius, Energia indisponibile, Il principio di dissipazione dell’energia, Combinazione di I e II
Principio,Variazioni di entropia,Variazioni di entropia per un gas ideale, Probabilità, Entropia e
probabilità, Probabilità e II Principio, Espansione isoterma di un gas ideale, Entropia e disordine, Il
significato dell’entropia
Miscele di gas ideali: Legge di Gibbs-Dalton, Entropia di una miscela, Entropia di mescolamento
III Principio della Termodinamica: Teorema di Nernst, Determinazione delle entropie assolute, Il
teorema di Nernst e lo zero assoluto,Verifica matematica del teorema di Nernst, Entropia e
degenerazione, Miscele, Eccezioni apparenti del III Principio, Le funzioni di Helmholtz e Gibbs
Funzioni di Helmholtz e Gibbs:.Processi isotermi, Variazioni delle funzioni di Helmholtz e Gibbs,
L’equazione di Gibbs-Helmholtz, Funzione di Gibbs per un gas ideale, La funzione di Gibbs di un gas
ideale in una miscela gassosa, Stato standard, Entropia ed energia nell’equilibrio chimico, Le funzioni
di Gibbs ed Helmholtz, Equilibrio chimico, Isoterma di van’t Hoff
Relazioni termodinamiche generali: Le equazioni di Maxwell, Le equazioni TdS, Cp - CV, Il rapporto
delle capacità termiche, Il coefficiente di Joule-Kelvin
Sistemi aperti: Potenziale chimico, Proprietà parziali molari, Equazione di Gibbs-Duhem,
Trasferimento di massa tra fasi, Relazioni tra proprietà parziali molari, Potenziale chimico con
grandezze intensive P, T, x, Determinazione di quantità parziali molari
Sistemi ad un solo componente: Il potenziale chimico di gas ideali, Effetto della pressione totale sulla
pressione di vapore, Gas reali, Il potenziale chimico dei gas reali, Determinazione della fugacità,
Effetto della pressione su fugacità ed attività, Effetto della temperatura su fugacità ed attività, Fugacità
di liquidi e solidi
Equilibri di fase: La superficie P, V, T, Diagrammi P-V, Diagrammi P-T, Equazione di Clapeyron,
Equazione di Clausius-Clapeyron, Regola di Trouton, Diagrammi T-S, Calcolo di q, Transizioni di
secondo ordine, Regola delle fasi, Soluzioni binarie, Legge di Raoult, Deviazioni dalla legge di Raoult,
Equazione di Duhem-Margules, Legge di Henry, Diagrammi x - P e x - T: miscibilità completa, Liquidi
completamente miscibili non raoultiani, Diagrammi P - T, Equilibrio tra due fasi binarie, Punto
eutettico, Trattazione termodinamica del punto eutettico
Termodinamica delle soluzioni: Potenziale chimico e miscela di gas perfetti, Miscele di gas reali,
Determinazione della fugacità, Soluzioni in fase condensata, Definizione di soluzione ideale, Soluzioni
ideale - potenziale chimico, Soluzioni non ideali, Stati standard di componenti in soluzione, Importanza
degli stati standard, Uso dei vari stati standard, Proprietà delle soluzioni, Dipendenza dell’attività da T
e P, Funzioni di mescolamento, Funzioni di eccesso, Legge di distribuzione di Nernst, Sostanza pura in
equilibrio con la propria soluzione, Abbassamento del punto di congelamento, Innalzamento del punto
di ebollizione, Pressione osmotica, Determinazione del peso molecolare, Significato del coefficiente di
attività, Determinazione del coefficiente di attività
Equilibri di reazione: Isoterma di van’t Hoff , Trattazione alternativa degli equilibri di reazione,
Posizione dell’equilibrio, Reazioni omogenee di gas ideali, Reazioni omogenee di gas reali, Reazioni
omogenee in soluzione, Reazioni eterogenee, Costante di equilibrio vs temperatura, Costante di
equilibrio vs pressione, Il Principio di Le Chatelier, Determinazione della funzione di Gibbs, La
funzione di energia libera, Tabulazioni termodinamiche, Stabilità chimica
Elettroliti: Potenziale chimico, Attività, Prodotto di solubilità, Deviazioni dal comportamento ideale,
Costante di dissociazione, Celle elettrochimiche, Celle reversibili, Funzioni termodinamiche da celle
reversibili, Giunzione liquida e ponte salino, Semi-elementi di celle, emf standard di celle reversibili,
Determinazione di emf standard e γ±, Potenziale elettrodico standard, Funzioni standard di Gibbs di
formazione di ioni, Celle a concentrazione, Determinazione del prodotto di solubilità.
Laboratorio di Chimica Fisica I
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Trattazione di dati sperimentali e teoria degli errori
Circuiti in c.c.
Misure di temperatura
Produzione del vuoto e misure di pressione
Proprietà di trasporto
Elettroliti
Elettrochimica di equilibrio e fuori dall’equilibrio.
Esercitazioni di laboratorio
• Calorimetria di combustione
• Emf vs T – pila Weston
• Misura della conducibilità equivalente ed equivalente limite
(determinazione costante dissociazione ac. benzoico)
• Misura di densità di soluzioni acquose (volumi parziali molari)
• Determinazione della capacità di un accumulatore
• Costruzione del diagramma di fase Pb-Sn da acquisizione delle curve di
raffreddamento.
Testi consigliati
− Daniele Gozzi, Termodinamica Chimica, III Edizione (riveduta e corretta),
Edizioni Nuova Cultura (2014)
− I.M. Klotz; R.M. Rosemberg, Chemical Thermodynamics, John Wiley & Sons,
Inc.(2008)*
− Daniele Gozzi, Appunti ed esperienze di Laboratorio di Chimica Fisica (2014)
– disponibile sul sito come file pdf
− R.J. Sime, Physical Chemistry - Methods, Techniques, Experiments, Saunders
College Publ. (1988)*; - A.M. Halpern, Experimental Physical Chemistry,
Prentice Hall (1997)*
* Disponibili biblioteca Dipartimento di Chimica
