Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα

Σχετικά έγγραφα
Δύο προσεγγίσεις Ποιοτική εκτίμηση: για τη μελέτη ενός γεωλογικού συστήματος ή την πρόβλεψη της επίδρασης φυσικοχημικών μεταβολών (P/T/ P/T/Χ) σε ένα

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα

Καλή Τσικνοπέμπτη!!! Καλή Τσικνοπέμπτη!!! 2

ΑΣΚΗΣΗ 2 η Εφαρμογή Βασικών Αρχών Θερμοδυναμικής - Διαγράμματα Φάσεων Δύο Συστατικών

Στοιχεία Θερμοδυναμικής. Ι. Βασικές αρχές. Χριστίνα Στουραϊτη

ΥΛΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΙΙ: ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΧΗΜΕΙΑ-ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ. Εργαστήριο 2 o ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΟ ΦΥΛΛΑ ΙΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2

Στοιχεία Θερμοδυναμικής. Ι. Βασικές αρχές. Χριστίνα Στουραϊτη

Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

Διαγράμματα φάσεων-phase Diagrams

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ ΟΜΑΔΑ /19

Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων και Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

Στοιχεία Θερμοδυναμικής. Ι. Θερμότητα. Χριστίνα Στουραϊτη

Φάση ονοµάζεται ένα τµήµα της ύλης, οµοιογενές σε όλη την έκτασή του τόσο από άποψη χηµικής σύστασης όσο και φυσικής κατάστασης.

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας,

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμικά δεδομένα. Ζαγγανά Ελένη Σχολή: Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας

Πετρογένεση Πυριγενών Πετρωμάτων & Οφιολιθικών Συμπλεγμάτων

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 5: Διαγράμματα φάσεων και ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Εντροπία Ελεύθερη Ενέργεια

Θερμοδυναμική. - Νόμοι -Εφαρμογές. Χριστίνα Στουραϊτη

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 10: Ισορροπίες φάσεων. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

3 ος ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

Επιστήμη των Υλικών. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Φυσικής

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ ΟΜΑΔΑ O

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΩΝ ΑΣΚΗΣΗ 3: ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΟΜΑΔΑ 1

14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ ΟΜΑΔΑ O

Γεωχημεία. Ενότητα 1: Γεωχημικές διεργασίες στο εσωτερικό της γης. Χριστίνα Στουραϊτη Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος

Τμήμα Χημείας Μάθημα: Φυσικοχημεία Ι Εξέταση: Περίοδος Ιουνίου (21/6/2017)

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 6 η : Θερμοχημεία Χημική ενέργεια. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

P n. Να υπολογισθεί η μεταβολή στην γραμμομοριακή εντροπία ατμού νερού, που θερμαίνεται από τους 160 o στους 170 o C υπό σταθερό όγκο.

Θερμοδυναμική. - Νόμοι -Εφαρμογές. Χριστίνα Στουραϊτη

Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας. Αρχή Le Chatelier.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΩΝ ΑΣΚΗΣΗ 3: ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΟΜΑΔΑ 12

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ ΟΜΑΔΑ O9-2017

O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής

du đ Q đw đ E m (1) και στον 2 ο Νόμο, (2) Συνήθως χρησιμοποιείται η γνωστή από τη Μηχανική

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Σημειώσεις για το μάθημα Μεταλλουργία I Μανώλης Γεωργάτης- Αλέξανδρος Καράντζαλης 1 Θερμοδυναμική και διαγράμματα φάσεων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ

Υπολογισμός & Πρόρρηση. Θερμοδυναμικών Ιδιοτήτων

panagiotisathanasopoulos.gr

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Αναγωγή Οξειδίων με Άνθρακα, Μονοξείδιο του Άνθρακα και Υδρογόνο

Εισαγωγή στην πυρηνοποίηση. Ομο- & ετερογενής πυρηνοποίηση: αρχικά στάδια ανάπτυξης υλικών ή σχηματισμού νέας φάσης.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ÊÏÑÕÖÁÉÏ ÅÕÏÓÌÏÓ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑ ΜΑΓΜΑΤΙΚΩΝ & ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑ ΜΑΓΜΑΤΙΚΩΝ & ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

2. ΧΗΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ

Πείραμα 2 Αν αντίθετα, στο δοχείο εισαχθούν 20 mol ΗΙ στους 440 ºC, τότε το ΗΙ διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2ΗΙ(g) H 2 (g) + I 2 (g)

ΜΕΛΕΤΗ ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΦΑΣΕΩΝ

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

ΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική

2 ΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΓΕΝΙΚΑ. Σύντομη αναφορά στον όρο «Χημική κινητική» ΠΩΣ ΟΔΗΓΟΥΜΑΣΤΕ ΣΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ

C L = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο υγρό C O = συγκέντρωση ιχνοστοιχείου στο αρχικό πέτρωμα πριν την έναρξη της τήξης F = κλάσμα του τήγματος που

ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΚΑΙ ΤΟ 2ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΩΜΑ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. . γ) Μετατόπιση δεξιά, συνολικά µείωση της ποσότητας του Cl. . στ) Καµία µεταβολή.

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ. Είδη ενέργειας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Ελεύθερη ενέργεια. Ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Αποτελείται από δύο όρους: την ενθαλπία H και την εντροπία S.

Διαγράμματα Ellingham

4.2 Παρα γοντες που επηρεα ζουν τη θε ση χημικη ς ισορροπι ας - Αρχη Le Chatelier

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 11 η : Χημική ισορροπία. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Ταξινόμηση της ύλης Διαλύματα Περιεκτικότητες διαλυμάτων. Χημεία Α Λυκείου Διδ. Εν. 1.5 π. Ευάγγελος Μαρκαντώνης 2 ο ΓΕΛ Αργυρούπολης

Άσκηση 7η. Χημική Ισορροπία. Εργαστήριο Χημείας Τμήμα ΔΕΑΠΤ Πανεπιστήμιο Πατρών

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. O αριθμό οξείδωσης του Mn στις ενώσεις MnO2, K2MnO4, KMnO4 είναι αντίστοιχα: α. 4, 5, 7 β. 7, 4, -3 γ. 6, 0, 7 δ.

Για αραιά διαλύματα : x 1 0 : μ i = μ i 0 RTlnx i χ. όπου μ i φ =μ i 0 χ

Μάθημα 2 ο ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. Επικ. Καθ. Χ. Στουραϊτη Τομέας Οικονομικής Γεωλογίας - Γεωχημείας

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 6: Εντροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ - 5 ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΩΝ

Ενέργεια:η ικανότητα επιτέλεσης έργου. Μορφές ενέργειας. η αιτία εµφάνισης φυσικών, χηµικών βιολογικών φαινοµένων

ΜΑΓΔΑΛΗΝΗ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 3 Θερμική ανάλυση μετάλλων, κραμάτων και μέθοδοι μέτρησης θερμοκρασιών

ΜΑΘΗΜΑ - VIII ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΑΣΚΗΣΗ Α1 - Τάση ατµών καθαρού υ

Course: Renewable Energy Sources

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. . γ) Μετατόπιση δεξιά, συνολικά µείωση της ποσότητας του Cl. . στ) Καµία µεταβολή.

ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ

M V n. nm V. M v. M v T P P S V P = = + = σταθερή σε παραγώγιση, τον ορισµό του συντελεστή διαστολής α = 1, κυκλική εναλλαγή 3

Transcript:

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα Ιωάννης Ηλιόπουλος Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Ορυκτών Πρώτων Υλών Μάρτιος 2017 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ 1

Δύο προσεγγίσεις Ποιοτική εκτίμηση: για τη μελέτη ενός γεωλογικού συστήματος ή την πρόβλεψη της επίδρασης φυσικοχημικών μεταβολών (P/T/Χ) σε ένα σταθερό συνδυασμό πετρώματος/ρευστής φάσης/τήγματος. Ποσοτικό προσδιορισμό: της σταθερότητας ενός συνδυασμού πετρώματος/ρευστής φάσης/τήγματος σε συγκεκριμένες συνθήκες P/T και Χ. Πρώτα μερικοί ορισμοί 2

ΣΥΣΤΗΜΑ (system) οποιοδήποτε τμήμα μέσα στο σύμπαν, που μπορεί να απομονωθεί και να μελετηθεί πειραματικά. Επιλέγεται σχεδόν αυθαίρετα, ανάλογα με τις ανάγκες της μελέτης μας. Για παράδειγμα, ένα σύστημα μπορεί να αποτελεί ένα μάγμα το οποίο κρυσταλλώνεται, ή ένα πέτρωμα το οποίο περιέχει συγκεκριμένα ορυκτά ΣΥΣΤΗΜΑ (system) 3

ΣΥΣΤΗΜΑ (system) ΚΛΕΙΣΤΟ (closed system) Απομονωμένο από το υπόλοιπο περιβάλλον. Δεν ανταλλάσσει ύλη με το περιβάλλον ενώ μπορεί να ανταλλάσσει ενέργεια ΑΝΟΙΚΤΟ (open system) Μπορεί να ανταλλάσσει ύλη με το περιβάλλον του ΦΑΣΗ (phase) Oποιοδήποτε τμήμα του συστήματος, με ομοιογένεια,, συγκεκριμένη σύσταση και μπορεί, με μηχανικό τρόπο, να διαχωριστεί και να απομονωθεί από τις υπόλοιπες φάσεις, για να μελετηθεί πειραματικά. Π.χ.: Σύστημα που αποτελείται από μίγμα ορυκτών ολιβίνη και πλαγιόκλαστου, περιέχει τις φάσεις ολιβίνη και πλαγιόκλαστο. 4

ΣΥΣΤΑΤΙΚΟ (component) Ο μικρότερος αριθμός ανεξάρτητων μεταβλητών χημικών συστατικών, αναγκαίων για να καθοριστεί μια φάση στο σύστημα Μπορεί να είναι οξείδιο, στοιχείο ή ορυκτό Π.χ.: Σύστημα Ύδωρ: Φάσεις: Πάγος-Νερό-Υδρατμοί. Συστατικό: Η 2 Ο ΕΝΕΡΓΕΙΑ (energy) Όλα τα φυσικά συστήματα εξαρτώνται από αυτήν. Κάθε μακροσκοπική μεταβολή σε ένα σύστημα συνοδεύεται από την μετατροπή μιας μορφής ενέργειας σε άλλη (δυναμική/ κινητική/χημική/θερμική/μηχανική) ή ή μηχ ή) Σημαντική βοήθεια μας παρέχει η έννοια της δυναμικής ενέργειας 5

ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ (equilibrium): Η κατάσταση ελάχιστης ενέργειας του συστήματος. Στην κατάσταση αυτή, μια αντίδραση δεν θα αλλάξει με την πάροδο του χρόνου, με την προϋπόθεση ότι η πίεση και η θερμοκρασία θα παραμείνουν σταθερές ΤΑ ΦΥΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΕΙΝΟΥΝ ΠΡΟΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΛΑΧΙΣΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Ασταθής Κατάσταση υψηλής και ασταθούς ενέργειας. Το ορυκτό μετασχηματίζεται προς σταθερότερη μορφή Σταθερή Κατάσταση ελάχιστης ενέργειας Μετασταθής Ενδιάμεση κατάσταση. Ύπαρξη φράγματος ενέργειας 6

Ασταθής ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ! Ο! Μετασταθής Φράγμα Ενέργειας Σταθερή ΒΑΘΜΟΙ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑΣ (freedom degrees): Ο αριθμός των ανεξάρτητων μεταβλητών, που μπορούν αυθαίρετα να τροποποιηθούν και το σύστημα να μπορεί να περιγραφεί πλήρως Οι πιο συνηθισμένες: πίεση, θερμοκρασία Οι πιο συνηθισμένες: πίεση, θερμοκρασία και συγκέντρωση. Επίσης ph, Eh, f O2 7

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (Internal energy): Το σύνολο της ενέργειας ενός συστήματος, Ε (J/mol) Παραμένει σταθερή αν η σύσταση του συστήματος είναι σταθερή και δεν πραγματοποιείται ροή θερμότητας ή παραγωγή/κατανάλωση έργου (1 ος Θερμοδυναμικός Νόμος) Εντροπία (entropy) Μέτρο της αταξίας ενός συστήματος, S (J/mol.K) (2 ος Θερμοδυναμικός Νόμος) Ορυκτά με απλές ατομικές δομές έχουν μικρή εντροπία ενώ αυτά με πολύπλοκες ατομικές δομές έχουν μεγάλη εντροπία Κάθε ουσία έχει S=0 στους 0Κ Η εντροπία αυξάνει με τη θερμοκρασία 8

Ενθαλπία (Enthalpy): Η θερμοδυναμική σταθερά που εκφράζει το σύνολο της εσωτερικής ενέργειας Ε και της ενέργειας λόγω μεταβολής όγκου μιας ουσίας H=E+P.V (J/mol) Ορυκτά μεγάλου όγκου είναι πιο σταθερά σε περιβάλλον χαμηλής πίεσης και αντιστρόφως Ελεύθερη ενέργεια Gibbs (Gibbs free energy): G = H-T.S = E+P.V-T.S (J/mol) Ορυκτά μεγάλης εντροπίας S είναι σταθερότερα σε υψηλή θερμοκρασία, ενώ αυτά που έχουν μικρή εντροπία είναι πιο σταθερά σε χαμηλή θερμοκρασία ρ 9

ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ G Όλα τα χημικά συστήματα στη φύση τείνουν προς την ελάχιστη ελεύθερη ενέργεια Το ορυκτό ή η ορυκτολογική παραγένεση με την ελάχιστη ελεύθερη ενέργεια είναι και τα θερμοδυναμικά σταθερότερα (ισορροπία) Αν μια φάση είναι ασταθής, τότε μετασχηματίζεται σε άλλη με μικρότερη ελεύθερη ενέργεια ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ G Η αλλαγή μιας ιδιότητας, όπως για παράδειγμα της G, σε κάποια αντίδραση του τύπου Α + 2Β 3Γ +4Δ Δίνεται από τη σχέση: ΔG = Σ (ν.g) προϊόντων Σ (ν.g) αντιδρώντων => ΔG= 3G Γ + 4G Δ G Α 2G Β Ποια η σημασία αν ΔG>0 ή ΔG<0; 10

ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ G Γενικά σε διάφορες θερμοκρασίες και πιέσεις ισχύει: dg = V.dP S.dT V=όγκος S=εντροπία T=απόλυτη θερμοκρασία ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ G dg = V.dP S.dT Έπειτα από ολοκλήρωση έχουμε: dg = (V.dP-S.dT) => P 2 T 2 => G 2 -G 1 = V.dP - S.dT Για σταθερά V και S έχουμε τελικά: G 2 -G 1 = V.(P 2 -Ρ 1 ) S.(T 2 -Τ 1 ), ή γενικά ΔG=V.ΔP S.ΔΤ Ποια η σημασία της γνώσης της G; P 1 T 1 11

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ G Fe Fe (s) βουστίτης μαγνητίτης ης Σύσταση αιματίτης Ο 2(g) O Ποια είναι η πιο ασταθής φάση; ο βουστίτης (FeO), ο μαγνητίτης (Fe 3 O 4 ) ή ο αιματίτης (Fe 2 O 3 ); Γιατί; Κάτω από συνθήκες επιφανειακές, ποια φάση αναμένεται να σχηματιστεί; Ποια κατάσταση ισορροπίας αντιπροσωπεύει ο μαγνητίτης; ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Ρ Α Στερεό Β Υγρό Τ Το υγρό ή το στερεό έχει μεγαλύτερο όγκο; Ποια από αυτές τις φάσεις είναι σταθερότερη σε υψηλή πίεση; Το υγρό ή το στερεό έχει μεγαλύτερη εντροπία; Ποια από αυτές τις φάσεις είναι σταθερότερη σε υψηλή θερμοκρασία; 12

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Ρ Α Στερεό Β Υγρό Ποια φάση έχει μικρότερη G στο σημείο Α; Ποια φάση έχει μικρότερη G στο σημείο Β; Τ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ G φάσης G υγρού G στερεού dg = V.dP S.dT με σταθερό V: dg/dt = -S Όμως S>0, άρα με αύξηση της Τ μειώνεται η G Τ Η καμπύλη της G για το υγρό θα έχει μεγαλύτερη ή μικρότερη κλίση; 13

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ G φάσης ΔG=0 G στερεού Έστω αντίδραση του τύπου: ΣΤΕΡΕΟ ΥΓΡΟ Για οποιαδήποτε αντίδραση σε ισορροπία ΔG=0!!! ΔG>0 Τ eq G υγρού ΔG<0 Τ Μπορείτε να εξηγήσετε το καταρχάς παράξενο γεγονός ότι ο εσωτερικός πυρήνας είναι στερεός ενώ ο εξωτερικός υγρός; ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ 14

ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ one of the most beautiful things in all the thermodynamics Anderson, 2005 ΚΑΝΟΝΑΣ ΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ P: αριθμός φάσεων P P + F = C + 2 ή F = C + 2 - P F: βαθμοί ελευθερίας C: αριθμός συστατικών 15

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΑΤΙΚΟΥ Συμμετέχει ένα συστατικό (Unary Systems) Τυπικές περιπτώσεις: τα συστήματα H 2 O και SiO 2 P bars Το σύστημα H 2 O Συστατικά; Πάγος VI Πάγος V Πάγος II Πάγος I Πάγος IΙΙ Νερό Υδρατμοί P + F = 3 Φάσεις; Βαθμοί ελευθερίας στα σημεία Α, Β και Γ; T o C 16

Το σύστημα SiO 2 στισσοβίτης Πίεση GPa κοεσίτης P + F = 3 Συστατικά; Φάσεις; Βαθμοί ελευθερίας; β-χαλαζίας α-χαλαζίας χριστοβαλίτης τριδυμίτης Τήγμα Θερμοκρασία o C ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΔΥΟ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ Συμμετέχουν δυο συστατικά (Binary Systems) Υπάρχουν 8 διαφορετικές περιπτώσεις! ΕΥΤΥΧΩΣ! θα μελετήσουμε μόνο τις μισές! 17

Τ o C Χ Α Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Υγρό (Υ) Α+Υ liquidus N Υ Σημεία τήξης των Α και Β; ; Πόσες και ποιες φάσεις στα σημεία Κ, N, Μ και Ε; Ζ Μ Ε solidus P + F = C + 1 Α+Β Στερεά Κ B+Υ 20 40 60 80 Βαθμοί ελευθερίας, στα Κ, Ν και Ε; Β (πίεση ί σταθερή) Συστατικά; Φάσεις; Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Αρχική σύσταση υγρού: 20% Β - 80% Α Τ o C θ Κρυστάλλωση ισορροπίας Υγρό (Υ) Υ Χ Α+Υ B+Υ Πορεία υγρού Πορεία στερεού Α Ε Α+Β Στερεά 20 40 60 80 Β Ζ 18

Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Κανόνας του μοχλού! Κρυστάλλωση ισορροπίας Τ o C θ Υγρό (Υ) Υ Πορεία υγρού Πορεία στερεού Χ ω l 1 l 2 B+Υ Ε Α+Β Στερεά Ζ Ποια η αναλογία Σ/Υ στους ω o C; Σ/Υ = l 2/l 1 Α 20 40 60 80 Β Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Κανόνας του μοχλού! Κρυστάλλωση ισορροπίας Τ o C θ Υγρό (Υ) Υ Πορεία υγρού Πορεία στερεού Χ ω Α Ν B+Υ Ε Α+Β Στερεά 20 40 60 80 l Β l Α Β Ζ Ποια η σύσταση του Υ και ποια του Σ στους ω o C; Υ: Α/Β = l Α/l B Σ: 100% Α Ποια η αναλογία Σ/Υ και ποια η σύσταση του καθενός στο Ν; 19

Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Κρυστάλλωση ισορροπίας Τ o C θ Χ ω Α Υγρό (Υ) B+Υ Ε Α+Β Στερεά 20 40 60 80 Β Υ Πορεία υγρού Πορεία στερεού Ποιες είναι οι αντιδράσεις που συμβαίνουν Αρχικά η συνεχής αντίδραση: ΥΓΡΟ 1 Α + ΥΓΡΟ 2 Ακολουθεί η ασυνεχής αντίδραση: ΥΓΡΟ Α + Β, η οποία ολοκληρώνεται σε μια μοναδική θερμοκρασία Απλό Ευτηκτικό Διάγραμμα Κλασματική Κρυστάλλωση Τ o C θ Χ ω Α Υγρό (Υ) B+Υ Ε Α+Β Στερεά 20 40 60 80 Β Υ Πορεία υγρού Πορεία στερεού Οι κρύσταλλοι απομακρύνονται από το σύστημα άρα δεν αντιδρούν για να αλλάξουν σύσταση Η απομάκρυνσή τους δεν επηρεάζει ούτε τη σύσταση των τελικά παραχθέντων κρυστάλλων, ούτε εκείνη του τελευταίου υγρού Το μόνο που θα αλλάξει είναι η σύσταση του τελικού πετρώματος 20