5 Termodynamika roztoků

fig/miseni.gif

Hlavní náplní této kapitoly je seznámit se s postupy, které dovolují výpočet termodynamických vlastností vícesložkových směsí na základě co nejmenšího počtu údajů s akceptovatelnou přesností. Např. u plynů za nízkých tlaků vůbec nepotřebujeme experimentálně určovat hustotu plynu, ale můžeme si ji vypočítat na základě teploty, tlaku a složení plynů ze stavové rovnice ideálního plynu. Při výpočtu termodynamických veličin (např. Gibbsovy energie) je situace složitější, v tomto případě potřebujeme znalost entalpie (slučovací), entropie (absolutní) při jedné teplotě a závislost tepelné kapacity na teplotě u každé složky. U reálného plynu se situace ještě více komplikuje. S pomocí stavové rovnice (např. van der Waalsovy) je situace však ještě relativně snadno řešitelná.

Zatím není vyřešena situace u kapalných nebo tuhých směsí. Zde roli jakéhosi ideálního plynu hraje ideální směs (Amagatův zákon uvažujeme-li výpočet objemu), u které vycházíme ze znalosti hodnot všech čistých složek ve směsi za dané teploty a tlaku. Pokud se směs nechová ideálně, jsme odkázáni na experimentální data. Ale i v případě reálných směsí je možno počet experimentálních dat značně redukovat. Velmi často postačí znalost chování příslušných binárních či ternárních systémů.

Na připojeném obrázku je schematicky naznačen vliv směšování na hodnoty termodynamických veličin. V případě entalpie (a totéž také platí pro objem, vnitřní energii a tepelné kapacity) jsou hodnoty směsi při nezměněné teplotě a tlaku rovné součtu veličin čistých látek před smísením. V případě entropie (mísení je typický nevratný děj) dochází k nárustu entropie a u Gibbsovy energie naopak k poklesu.