Chemia Fizyczna 

Dr inż. Małgorzata Przybyt

Instytut Podstaw Chemii Żywności

Zespół Biofizyki Chemicznej

Pokój 409

 

 

 

 

 

 

 

 

Dlaczego musimy znać podstawy chemii 

fizycznej ?



Wyjaśnia  i  interpretuje  obserwacje  dotyczące 

fizycznych i chemicznych własności substancji



Jest  bazą  dla  wszystkich  innych  działów  chemii  : 

nieorganicznej, organicznej, biochemii, analitycznej



Daje  ilościowy  opis  własności  substancji  i  reakcji 

chemicznych



Jest  bazą  współczesnych  technik  analitycznych  jak 

metody spektroskopowe, elektrochemiczne i inne



Jest  podstawą  metod  pozwalających  na  poznanie 

struktury  i  własności  cząsteczek  chemicznych  od 

najprostszych jak np. O

2

 do tak złożonych jak DNA.

Chemia  fizyczna  jest  trudna,  ale  gdy  ją 

zrozumiemy, 

to 

docenimy 

jej 

użyteczność !!!!

 

 

Jak osiągnąć sukces na egzaminie 

czyli garść przydatnych porad

Nauczenie  się,  zaliczenie  ćwiczeń  rachunkowych  i 

zdanie egzaminu z chemii fizycznej sprawia większości 

studentów  dużo  trudności.  Aby  zmniejszyć  problemy  z 

tym związane, garść praktycznych porad.



Wykład  jest  wskazówką  do  tego,  czego  należy  się 

nauczyć  samodzielnie.  Robiąc  notatki  nie  skupiać  się 

nad 

dokładnym 

przerysowaniem 

pokazywanych 

rysunków,  a  lepiej  notować,  co  one  oznaczają.  W  tym 

celu dostajecie materiały pomocnicze.



Ucząc  się  wyprowadzeń,  zwracać  uwagę  na  wstępne 

założenia, jaki układ w danym momencie opisujemy itp.



Wzory  są  nie  po  to,  aby  je  zapamiętać  same  w  sobie. 

Trzeba  zawsze  wiedzieć,  do  czego  dany  wzór  służy,  co 

opisuje i co oznaczają wielkości w nim występujące.

 

 



Nie  uczyć  się  na  pamięć  rysunków  w  sposób 

fotograficzny.



Nauczyć się liczyć na własnym kalkulatorze.



Nauczyć  się  greckiego  alfabetu  (załączony  w 

materiałach).



W  chemii  fizycznej  prawie  każda  wielkość  posiada 

jednostki.  Zwracać  na  nie  baczną  uwagę  i  zawsze 

zapisywać 

w 

odpowiednim 

miejscu. 

Zawsze 

przeprowadzać  rachunek  jednostek.  Nigdy  nie 

dodawać  czy  odejmować  wielkości  bez  uzgodnienia 

najpierw jednostek.



Pisząc  kolokwium  czy  zdając  egzamin  dokładnie 

czytać treść poleceń.



Korzystać  z  polecanych  podręczników,  a  nie  ze 

skserowanych notatek wątpliwej jakości.



Jeśli  będziecie  każdy  samodzielnie  dla  siebie  pisać 

ściągi  (których  zresztą  nie  wolno  używać),  to  jednak 

coś  zostanie  w  głowie.  Gdy  będziecie  korzystać  ze 

skserowanych ściąg kolegów, to nie zostanie w głowie 

nic. Czyli ucząc się, robić sobie notatki.

 

 



Samodzielnie  rozwiązywać  zadania  z  arkusza,  a 

nie  korzystać  z  gotowych  rozwiązań  zrobionych 

przez nie wiadomo kogo.



Większość  krążących  pomiędzy  studentami 

skserowanych  ściąg,  streszczeń  wykładów  itp. 

materiałów 

zawiera 

koszmarne 

błędy 

i 

uproszczenia.

Wniosek  –  tylko  samodzielna  praca  ze 

zrozumieniem przyniesie sukces.

 

 

Gazy

W XIX wieku sformułowano prawa 
opisujące własności gazów na podstawie 
szeregu wyników eksperymentalnych. Są 
to :



 Prawo Boyle’a-Mariotte’a



Prawo Gay-Lussaca



Prawo Charlesa



Hipoteza Avogadro



Prawo Daltona

 

 

Prawo Boyle’a-Mariotte’a

p

1

V

  

lub

  

V

1

p

const

T

  

i

const

m

  

lub

  

const

n











const

pV

 

 

Prawo Gay-Lussaca





273,15

1

o

   

t

1

V

V

const

p

  

i

const

m

  

lub

  

const

n



















const

T

V



 

 

Prawo Charlesa





273,15

1

o

   

t

1

p

p

const

V

  

i

const

m

  

lub

  

const

n



















const

T

p



 

 

Teoria kinetyczno-molekularna 

gazów

Założenia :



Wymiary cząsteczek są znikomo małe w 

porównaniu z odległościami pomiędzy nimi. 
Można traktować je jako punkty materialne.



Cząsteczki są w ciągłym, chaotycznym 

ruchu.



Cząsteczki nie oddziaływują na siebie na 

odległość, jedynie dochodzi do doskonale 
elastycznych zderzeń.

 

 

l

N

W sześcianie o boku 

l

 

zamkniętych jest 

N

 

cząsteczek, każda o masie 

m

 poruszająca się ze 

średnią szybkością 

v

.

Całkowita zmiana 
pędu pojedynczej 
cząsteczki wynosi :

pv

2

p



 

 

x, 
v

x

z, 
v

z

y, 
v

y

v

Zasada ekwipartycji (równego 
podziału) energii

z

,

kin

y

,

kin

x

,

kin

kin

2

z

2

y

2

x

2

z

y

x

E

E

E

E

2

mv

2

mv

2

mv

2

mv

v

v

v

v



























Na każdy stopień 
swobody ruchu 
cząsteczki przypada 
energia wynosząca 

½k

B

T

 .

 

 

Teoria kinetyczno-molekularna gazów

 

 

Prędkości charakterystyczne w 

rozkładzie Maxwella Boltzmanna

 

v

2

v

 

 

Przykładowe zderzenia dwu cząsteczek

v

2

Wobec tego średnia prędkość 
dwu cząsteczek względem 
siebie wynosi :

 

 



2

Zderzenia wybranej cząsteczki z 

innymi cząsteczkami

2

1

 

v

2

Z









N

 

 

Zjawiska przenoszenia w gazach



Przenoszenie pędu – lepkość



Przenoszenie energii kinetycznej – 

przewodnictwo 

cieplne



Przenoszenie masy - dyfuzja

 

 

Przenoszenie pędu - lepkość

A

v

v+d
v

Aby wprawić w ruch dolną warstwę względem 
górnej, trzeba przyłożyć siłę określoną 

wzorem 

Newtona

 :

dx

dv

A

F 



d
x

 

 

Przenoszenie pędu - lepkość

A

v

v+

v

W czasie 
 :



v

t





Pomiędzy warstwami przewędruje w każdą 
stronę, unosząc ze sobą swój pęd ¼ wszystkich 
cząsteczek z danej warstwy. 

zmiana pędu = popęd siły

t

F

m

A

2

dx

dv

4

1

















 N

 

 

Przenoszenie pędu - lepkość

2

2

1

2

2

v

m

m

v















N

T





Wnioski :

Lepkość nie zależy od ciśnienia.

Lepkość rośnie wraz z temperaturą.

 

 

Przenoszenie energii kinetycznej – 

przewodzenie ciepła

 

A

2

V

V

3

1

N

2

3

c

v

A

c

v















T





Wnioski :

Współczynnik przewodzenia ciepła nie zależy 
od ciśnienia.

Współczynnik przewodzenia ciepła rośnie 
wraz z temperaturą.

 

 

Zachowanie współczynnika przewodzenia 

ciepła przy bardzo niskich ciśnieniach

 

A

c

v

V

3

1







Średnia droga swobodna 
bardzo rośnie, gdy 
ciśnienie gazu spada. 
Wtedy jej wartość może 
stać się porównywalna z 
rozmiarami naczynia i 
przewodnictwo cieplne 
raptownie maleje.



p



 

 

 

 

Pojedyncza 

cząsteczka ma 

objętość :

3

3

cz

2

3

4

r

3

4

V











 









1 mol cząsteczek 
może zająć 
najgęściej 
upakowany, 
objętość :

3

A

cz

A

r

3

4

N

4

V

N

4

b







 

 

Oddziaływania pomiędzy 

rzeczywistymi cząsteczkami

12

6

r

B

r

A

E







odległość pomiędzy 
cząsteczkami

E

przewaga 
przyciągania

przewaga 
odpychania

0

Siły odpychające są 
istotne tylko dla 
bardzo małych 
odległości 
pomiędzy 
cząsteczkami, 
wobec tego : 6

r

A

E 



 

 

Izotermy van der Waalsa

 

 

 

 

Zredukowane równanie van der 

Waalsa















 



































3

8

3

1

3

T

T

     

V

V

     

p

p

2

kr

kr

kr

W punkcie krytycznym współczynnik ściśliwości 

8

3

z

kr



Prawo stanów odpowiadających 

sobie

Jeśli dwa parametry zredukowane 
różnych gazów są sobie równe, to 
pozostałe parametry zredukowane też są 
sobie równe.