ENERGIE IN EVENWICHT: INLEIDING
1. 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
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur dragonsepp97. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €12,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
