Document waarin alle examenvragen voor het mondeling van Joeri Denayer zijn opgelost. Samengevat in . Werd in dat jaar door meerdere studenten gebruikt en verbeterd. Volledig uitgetypt met afbeeldingen die de leerstof verduidelijken. Voor 2BA Bio-ingenieurs, chemisten en fysici.
Voor korting: c...
Uitwerking theorievragen Thermodynamica
H1
Op welke ervaringsfeiten zijn de 1e en 2e HW gebaseerd?
• 1e HW: de energie van het universum is constant (wet van behoud van energie), ervaring:
o Perpetua mobile zijn onmogelijk (je kan niet uit het niets energie opwekken)
• 2 HW: de entropie van het universum neemt altijd toe, ervaring:
e
o Warmte is niet zomaar volledig om te zetten in arbeid
o Sommige processen zijn spontaan, andere niet
Wat zijn extensieve en intensieve variabelen? Geef voorbeelden
• Extensieve variabelen: variabelen die recht evenredig zijn met de hoeveelheid stof waaruit
een systeem bestaat (bv: V, E, m, warmtecapaciteit)
• Intensieve variabelen: variabelen die onafhankelijk zijn van de hoeveelheid stof waaruit een
systeem bestaat (bv: T, p, massadichtheid)
1
,H2
Definitie van arbeid, energie en warmte
Arbeid
• Definitie: energie geleverd door een systeem dat ergens in de omgeving een gewicht van
hoogte wil doen veranderen
o 𝑊 > 0: gewicht wordt naar beneden gebracht (systeem krijgt arbeid)
o 𝑊 < 0: gewicht wordt naar boven gebracht (systeem levert arbeid)
• Komt enkel voor bij toestandsveranderingen
• 𝑊 = 𝐹 ⋅ Δ𝑥
Energie
• Definitie: de mogelijkheid om arbeid te verrichten
• Arbeid op een systeem → energie van het systeem neemt toe (en andersom)
Warmte
• Definitie: vorm van energie-uitwisseling tussen systemen die in thermisch contact staan,
maar niet in thermisch evenwicht zijn
o 𝑄 > 0: warmte komt toe in systeem
o 𝑄 < 0: Warmte vloeit weg uit systeem
• Diathermisch reservoir: laat overdracht van warmte toe
• Adiabatisch reservoir: laat GEEN overdracht van warmte toe
• Komt enkel voor bij toestandsveranderingen
Wat is een indicatordiagramma
• Indicatordiagramma: p(V)-grafiek die de formule 𝑊 = −𝑝𝑒𝑥𝑡 𝑉 grafisch voorstelt
→ manier om de geleverde arbeid van een cilinder met een zuiger vast te stellen
• 𝑊 = 𝐹 ⋅ Δ𝑥 = −𝑀𝑔ℎ = −𝑝𝑢𝑖𝑡 𝐴ℎ = −𝑝𝑢𝑖𝑡 Δ𝑉
Voorbeeld
• 𝑝𝑢𝑖𝑡 = de naar beneden gerichte uitwendige druk
o 0 ≤ 𝑝𝑢𝑖𝑡 ≤ 𝑝2 (𝑝2 = bovenlimiet = druk als de zuiger het blokje heft tot 𝑆 ′ )
o 0 ≤ 𝑊 ≤ 𝑊𝑚𝑎𝑥 (𝑊𝑚𝑎𝑥 = arbeid als de zuiger het blokje heft tot 𝑆′)
• In dit voorbeeld is er een expansie → 𝑝𝑢𝑖𝑡 ≤ 𝑝2 < 𝑝1
2
,Verschil tussen reversibele en irreversibele toestandsveranderingen adhv een indicatordiagramma
Reversibele toestandsverandering
• De toestandsverandering is een quasi-statisch proces: de uitwendige condities worden zo
langzaam veranderd dat het systeem tijd heeft om zich aan te passen
• Kan op elk moment omgekeerd worden door de (oneindig kleine) intermediaire toestanden
in omgekeerde volgorde te doorlopen
• Indicatordiagramma:
• Arbeid bij een reversibele toestandsverandering (met 𝑝𝑖𝑛 = 𝑝𝑢𝑖𝑡 ):
𝑉
o Expansie in oneindig veel stappen: 𝑊𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑒 = − ∫𝑉 2 𝑝𝑖𝑛 𝑑𝑉
1
𝑉
o Compressie in oneindig veel stappen: 𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑒 = − ∫𝑉 1 𝑝𝑖𝑛 𝑑𝑉
2
• Netto arbeid bij een reversibele cyclus is nul:
𝑊𝑐𝑦𝑐𝑙𝑢𝑠 = 𝑊𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑒 + 𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑒 = 0
• Begin- en eindtoestand zijn evenwichtstoestanden
Irreversibele toestandsverandering
• De toestandsverandering gebeurt in 1 stap: uitwendige condities worden snel veranderd
• Arbeid bij een irreversibele toestandsverandering
o Expansie in 1 stap: 𝑊𝑒𝑥𝑝𝑎𝑛𝑠𝑖𝑒 = −𝑝2 (𝑉2 − 𝑉1 )
o Compressie in 1 stap: 𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑒 = −𝑝1 (𝑉1 − 𝑉2 )
• Netto arbeid bij een irreversibele cyclus:
• Omgeving moet arbeid leveren om het systeem terug in oorspronkelijke toestand te brengen
• Zie 2e HW van de thermodynamica
3
, Toon aan dat bij adiabatische toestandsveranderingen de druk sneller afneemt bij expansie dan bij
isotherme expansie voor een ideaal gas
Adiabatische toestandsverandering van een ideaal gas
• 𝑑𝑄 = 0 ⇔ 𝑑𝑈 = 𝑑𝑊 = −𝑝𝑑𝑉 (niet 𝑝𝑢𝑖𝑡 want reversibel: 𝑝𝑢𝑖𝑡 = 𝑝𝑖𝑛 = 𝑝)
• Voor een ideaal gas is de interne energie U enkel afhankelijk van de temperatuur:
𝜕𝑈 𝜕𝑈 𝜕𝑈 𝜕𝑈
𝑑𝑈 = ( 𝜕𝑇 ) 𝑑𝑇 + (𝜕𝑉 ) 𝑑𝑉 = ( 𝜕𝑇 ) 𝑑𝑇 met 𝐶𝑉 = ( 𝜕𝑇 )
𝑉 𝑇 𝑉 𝑉
Isotherme toestandsverandering van een ideaal gas
• T = cte → 𝑝𝑉 = cte
4
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, creditcard of Stuvia-tegoed 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 kobetheylaert. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,48. Je zit daarna nergens aan vast.
