Samenvatting
Samenvatting Toegepaste fysica sem 2
- Vak
- Fysica
Thermodynamica: arbeid en warmte, enthalpie en entropie Elektrochemie Licht en materie Bron: Fysica 2, Adam Raes (lector)
[Meer zien]Voorbeeld 4 van de 36 pagina's
Voorbeeld 4 van de 36 pagina's
In winkelwagen2 beoordelingen
Door: maximvl • 2 jaar geleden
Door: woutervandekeybus • 6 jaar geleden
Voorbeeld van de inhoud
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
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper dragonsepp97. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €12,99. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 60434 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen