גיאותרמומטר/גיאוברומטר

1. גיאותרמומטר/גיאוברומטר תרגיל כיתה 8 – מבוא לגיאוכימיה תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

2. Al2SiO5 פולימורפים שונים של תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

3. למה הקו הכחול מייצג גיאוברומטר טוב? תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

4. מושגי יסוד • אנטלפיה ΔHr,T • אנתרופיה ΔSr,T • האנר' החופשית של גיבס ΔGr,T תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

5. פתוחה= מעבר חום/חומר סגורה=מעבר חום בלבד מבודדת= אין מעבר חום/חומר תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

6. התפשטות של תא מגמה Wexp=[Force]*[Distance]=Popp*Area*Distance=PoppΔV כאשר סלע מותך, 10% מההתפשטות שלו [עקב שינוי פאזה ממוצק לנתך], מתבטא ב'עבודה' שנעשית כנגד הלחץ של סלע הסביבה (Popp). התפשטות תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

7. T=const. [‘Thermal Buffering’] Wexp=P2(V2-V1) תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

8. Wexp=Pini(Vini-V1)+P2(V2-V1) pV=nRT הביטוי שלילי אם הייתה דחיסה ולא התפשטות]] בלתי הפיך [רוב התהליכים בטבע הם כאלו] הפיך תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

9. אנתרופיה – החוק הראשון של התרמודינמיקה ניסיון מראה לנו שבתהליכים ציקליים (הפיכים או בלתי הפיכים), העבודה שמתבצעת על הסביבה שווה לחום שנחסר מהסביבה. ובניסוח מתמטי: אינטגרל ציקלי תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

10. dEהאנר' הפנימית • dE לא תלוי במסלול(התכווצות/התפשטות), אלא רק במצב ההתחלתי והסופי של המערכת. • (State property). • אנחנו מודדים שינויים באנר' הפנימית, לא ערכים מוחלטים. תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

11. תהליכים רבים מערבים התפשטות (PΔV) תחת לחץ קבוע (תהליך איזוברי), כמו לדוגמא: התכה של סלע בעומק מסוים. QP – חום [עבור לחץ קבוע] מכאן, שחום שמעורב בתהליכים איזובריים, הוא ההפרש בין 2 מצבים (סופי והתחלתי) שהם פונק' של האנרגיה, הלחץ והנפח. E וגם PV הם תכונות מצב ('State Property’), מכאן שגם האנטלפיה H היא תכונת מצב. השינוי באנטלפיה הוא, אם כך, החום שמשתחרר מהסביבה בתנאי לחץ קבוע. אם משתחרר חום במהלך התהליך, זהו תהליך אקסותרמי (ΔH<0). אם נקלט חום במהלך התהליך, זהו תהליך אנדותרמי (ΔH>0). H2 H1 תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

12. כיוון שאנחנו עוסקים רק בשינויים באנטלפיה ולא בערכים מוחלטים, הרי שצריך לקבוע ערך ייחוס [נקבע אותו כ-0] לאנטלפיה של היסודות השונים במצב הסטנדרטי היציב, בT=25˚c ו-P=105Pa [1bar]. Standard Heat of Formation תוצרים פחות מגיבים תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

13. סכום שינויי האנטלפיה סביב מעגל סגול [התחלה וחזרה לאותה נקודה, היינו: לאותם תנאים], הוא אפס. סידור מחדש את המשוואה נותן: Standard heat of formation of Quartz at 298k חישוב Hf,1800k,Qtz – פשוט צריך להעביר אגפים.. תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

14. קיבול חום בתנאי לחץ קבוע (איזובר) קיבול חום משתנה עם הטמפ', ולכן צריך לחשב קודם כל את הערך Cp. ברוב המינרלים Cp מתנהג כמו משוואה זו [ערכי a,b,c נלקחים מטבלה תרמודינמית]. תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

15. אנתרופיה – החוק השני של התרמודינמיקה התפשטות של גז ממצב A למצב B: מסלול שינויי לחץ-טמפ': T1עד T4 – קווים איזותרמיים עם עליה בטמפ' ובאופן כללי: על מנת שתגובות יקרו (התהליכים בטבע הם כזכור: בלתי הפיכים), dQ/T צריך להיות נמוך (או שווה) מdS. תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

16. החוק השלישי של התרמודינמיקה גורס שהאנתרופיה של חומר גבישי מושלם (אין פגמים) וטהור (אין אינקלוזיות), שווה לאפס בתנאי טמפ' האפס המוחלט (T=0k= -273c) האנתרופיה של חומר בטמפ' גבוהה ולחץ 105Pa ניתנת לחישוב ע"י המשוואה הבאה: כיוון שקיבול החום Cp הוא תלוי טמפ', אז צריך להשתמש בקבועים שהוזכרו (a,b,c). אינטגרציה של הביטוי לעיל נותנת: תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

17. החוק הראשון של התרמודינמיקה נותן את הקשר בין צורות שונות של אנר' (אנטלפיה), בעוד שהחוק השני נותן מושג על כיוון הריאקציות (בעזרת מושג האנתרופיה שניתן לחישוב מהשקופית הקודמת). ניתן לנסח את המשוואות למשוואה כוללת [תנאי שוו"מ]: עפ"י החוק השני [TdS גדול או שווה מdQ-] ולפיכך: 'עבודה' (W) יכולה להרשם כ-PdV(התפשטות) פלוס כל צורה אחרת של 'עבודה' (dU), ולכן: בתנאי שוו"מ (=תהליך הפיך), הצד השמאלי של המשוואה צריך להיות שווה לאפס, בעוד שעבור תהליכים ספונטנים (קורים מעצמם ללא השקעת אנר') המשוואה צריכה להיות גדולה מאפס. תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

18. בהגדרה: בתהליך איזותרמי ואיזוברי (P=const,T=const) [נפוץ בתהליכים פטרולוגיים), PdV ו-TdS יכולים להכתב כ d(PV) ו-d(TS) [בהתאמה], ולפיכך: האנר' החופשית של גיבס (G) כאשר יש רק עבודה של התפשטות [נפוץ בתהליכים גיאולוגיים], [dU=0, כי יש רק עבודה של התפשטות PdV ללא אף צורה אחרת של עבודה] -dG חיובי משמעותו: אנר' חופשית צריכה לקטון (יורדת עד לאפס. זוהי נק' שוו"מ). תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

19. לסיכום: צורות שונות של אנר' מועברות בתהליכים בתנאי לחץ-טמפ' קבועים, אבל זו האנר' החופשית של גיבס ששולטת על ההיתכנות של התהליך ועל כיוונו. השינוי באנר' הפנימית E הוא העבודה שנעשית כל המערכת (-PdV) והשינוי באנטלפיה H (את האנטלפיה אפשר לפרק לרכיב של אנר' תרמלית עקב השינוי באנתרופיה TS והשינוי באנר' החופשית של גיבס G. אנר' חופשית אנר' פנימית אנתרופיה אנטלפיה עבודה עבודה תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה

20. תרגיל בית 8:AlbiteJadeite+Quartz תרגול כיתה 8- תרמודינמיקה