Summary
Samenvatting Toegepaste fysica sem 2
- Course
- Institution
Thermodynamica: arbeid en warmte, enthalpie en entropie Elektrochemie Licht en materie Bron: Fysica 2, Adam Raes (lector)
[Show more]
2 reviews
By: maximvl • 2 year ago
By: woutervandekeybus • 6 year ago
Seller
Followdragonsepp97
Reviews received
Content preview
ENERGIE IN EVENWICHT: INLEIDING1. Thermodynamica
- Theorie van alle macroscopische verschijnselen
- Zo veel mogelijk arbeid (= mechanica) uit de verbranding van steenkool (= chemie)
Thermodynamica is de brug tussen fysica en chemie
❖ Bij reacties bijna altijd een warmte-effect
▪ T↑ of T↓
▪ T-verandering is gevolg van toevoegen of onttrekken warmte
▪ Chemische reactie kan ook arbeid leveren
❖ Wat de thermodynamica ons leert
▪ Hoeveelheid vrijgekomen warmte bij een reactie
▪ Hoeveel arbeid er kan geleverd worden bij een reactie
▪ Onder welke omstandigheden is de reactie mogelijk
▪ Invloed van T, p en c
▪ Potentiometrie
Wij leren enkel de basis
2. Elektrochemie
- Link tussen elektriciteit en chemische reacties
❖ Hebben gemeen: uitwisseling van elektronen
❖ Voor- en nadelen bij elektronenstromen
▪ Elektrolyse + wet van Faraday
▪ Galvanische cel
▪ Wet van Nernst
▪ …
3. Licht en materie
- Licht is een golf, maar ook een trilling bevatten deeltjes ook golfeigenschappen?
❖ Trillingen en golven
❖ Foto-elektrisch effect
❖ Golfkarakter in elementaire deeltjes
❖ Interactie tussen licht en materie: spectrochemie
Examen: enthalpie, entropie en Gibbs-energie elks minstens 1 vraag
, ARBEID, WARMTE EN DE EERSTE HOOFDWET
1. Arbeid
1.1. Arbeid bij volumeverandering
- T-verandering: opnemen of afgeven van warmte
❖ Gaat meestal gepaard met p- en/of V-verandering
- Volumeverandering: impliceert het leveren van arbeid
❖ Gas wordt samengedrukt door een zuiger in een cilinder
▪ Geleverde arbeid = kracht . verplaatsing
−𝑑𝑉 𝐹
▪ 𝑑𝑊 = 𝐹. 𝑑𝑠 = 𝐹. ( 𝑆
) = − 𝑆 . 𝑑𝑉 = −𝑝. 𝑑𝑉
• In een bepaalde druk kan men de arbeid berekenen adhv dV
• Bij oneindige volumeverandering gebruikt men een integraal
𝑉 𝑉
o 𝑊 = ∫𝑉 𝑒 𝑑𝑊 = − ∫𝑉 𝑒 𝑝. 𝑑𝑉
0 0
• Bij constante druk (isobaar)
𝑉
o 𝑊 = −𝑝 ∫𝑉 𝑒 𝑑𝑉 = −𝑝. (𝑉𝑒 − 𝑉0 ) = −𝑝. 𝛥𝑉
0
1.2. Grafische voorstelling van de geleverde arbeid bij volumeverandering
- Voorstelling integraal: oppervlakte onder de curve
❖ Curve met V op horizontale as en p op verticale as
- Eenheid arbeid is geen oppervlakte
❖ [W] = [p] . [V] = Pa . m³ = N . m = J
, Geleverde arbeid hangt af van de gevolgde weg
Bij energie hangt alles enkel af van de begin- en eindtoestand en niet de gevolgde weg
Wanneer men arbeid levert, verhoogt men de energie aan het systeem
2. Eerste hoofdwet van de thermodynamica
2.1. Inwendige energie
- Materie heeft verschillende soorten energie
❖ Kinetisch: globale bewegingstoestand
❖ Extern potentiëel: positie in allerlei krachtvelden
Uitwendige energie
❖ Thermisch: beweging van de moleculen waaruit het systeem is opgebouwd
❖ Intern potentiëel: onderlinge aantrekking tussen de molecule van het systeem
❖ Chemisch: chemische samenstelling, bindingen in het systeem
Inwendige energie U
2.2. De eerste hoofdwet (= wet van energie-behoud)
- U wijzigen in een systeem
❖ Energie toevoegen ΔU > 0
❖ Energie onttrekken ΔU < 0
- Verschillende mogelijkheden
❖ Mechanische arbeid aan (W > 0) of door (W < 0) het systeem (samendrukken,
uitzetten, vervormen,…)
❖ Warmte leveren aan (Q > 0) of door (Q < 0) het systeem (verwarmen, afkoelen,
smelten, stollen,…)
ΔU = Q + W de eerste hoofdwet van de thermodynamica
❖ Q en W worden aan het systeem geleverd
, 3. Warmte
3.1. Hoeveelheid uitgewisselde warmte en het verloop van het proces
- Geleverde energie hangt niet enkel af van begin- en eindtoestand, maar ook van het verloop
❖ Verandering van inwendige energie ΔU hangt WEL enkel af van begin en
eindtoestand
▪ Ueindtoestand – Ubegintoestand
❖ De eerste hoofdwet stelt: Q = ΔU – ΔW uitgewisselde warmte hangt ook af van
het proces (de arbeid)
3.2. Warmtecapaciteit van een ideaal gas bij constante p en constante V
- De warmtecapaciteit (C of c) van een systeem is de verhouding tussen de toegevoegde
warmte Q en de temperatuurstijging ΔT die daarvan het gevolg is
❖ Warmtecapaciteit is in veel gevallen sterk T-afhankelijk zeer kleine waarden
▪ c = dQ/dT soortelijke warmtecapaciteit c
▪ C = dQ/n.dT molaire warmtecapaciteit C
❖ Als we dit combineren met de eerste hoofdwet
1 (𝑑𝑈−𝑑𝑊) 1 (𝑑𝑈+𝑝𝑑𝑉) 𝑑𝑈 𝑝.𝑑𝑉
▪ 𝐶 = 𝑛. 𝑑𝑇
= 𝑛. 𝑑𝑇
= 𝑛.𝑑𝑇 + 𝑛.𝑑𝑇
❖ Wanneer constante p en constante V
𝑑𝑈 𝑝.𝑑𝑉
▪ 𝐶𝑣 = 𝑛.𝑑𝑇 = C bij constant volume ↔ 𝐶 = 𝐶𝑣 + 𝑛.𝑑𝑇
❖ Indien we spreken over een ideaal gas
𝑝.𝑑𝑉 𝑝 𝑑 𝑛𝑅𝑇 𝑝 𝑛𝑅 𝑑 𝑑𝑇
▪ 𝑛.𝑑𝑇
= . ( 𝑝 )
𝑛 𝑑𝑇
= . . (𝑇) = 𝑅 𝑑𝑇 = 𝑅
Ideale p constant 𝑛 𝑝 𝑑𝑇
gaswet
▪ Cp = Cv + R Cp = C bij constante druk
- Warmtecapaciteit in functie van een T-verandering (indien enige factor)
𝑄
❖ 𝑐 = 𝑚.𝑑𝑇 ↔ Q = m.c.dT
𝑄
❖ 𝐶 = 𝑛.𝑑𝑇 ↔ Q = n.C.dT
Geldt niet bij H2O(solid, -5°C) H2O(liq, 20°C)
- Warmtecapaciteit ↔ latente warmte
❖ H2O(solid, -5°C) H2O(solid, 0°C) Q1 = n.Cijs.dTijs
❖ H2O(solid, 0°C) H2O(liq, 0°C) Q2 = n.ΔsmeltH°H2O Q = Q1 + Q 2 + Q 3
❖ H2O(liq, 0°C) H2O(liq, 20°C) Q3 = n.Cwater.dTwater
Q = n(CijsdTijs + ΔsmeltH°H2O + CwaterdTwater)
- cwater, 25°C = 4,18 J/g.K = 4,18 J/g.°C
- Cwater, 25°C = Mwater.cwater, 25°C = 75,3 J/mol.K
3.3. Uitgewisselde warmte bij verschillende processen zie blz. 13
4. Reactiewarmte
4.1. Reactiewarmte: exotherm of endotherm
- Een reactie wordt altijd bekeken vanuit het volledige systeem met zijn omgeving
❖ Endotherme reactie: het systeem neemt energie in de vorm van warmte op uit de
omgeving
❖ Exotherme reactie: het systeem geeft energie in de vorm van warmte af aan de
omgeving
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller dragonsepp97. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $13.94. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67474 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now