FYSICOCHEMIE
Korte samenvatting + alle oefeningen
Yara Heselmans
3 CC-b
, Hoofdstuk 1: Inleiding
1.2 De hoofdwetten van thermodynamica
Thermodynamica kan men in 4 hoofdwetten samenvatten:
§ Nulde hoofdwet: Thermisch evenwicht tussen systemen.
Systeem A en B zijn in thermisch evenwicht met elkaar als ze in warmtecontact staan
zonder een netto-energiestroom als gevolg.
§ Eerste hoofdwet: Energie kan niet geschapen of vernietigd worden.
Een toename van energie op één plaats is enkel mogelijk als er een even grote
afname van energie ergens anders is. à totale energie universum is constant
§ Tweede hoofdwet: Entropie (graad van wanorde).
De entropie van het universum neemt toe wanneer er een spontaan proces
plaatsgrijpt. Een systeem is in evenwicht als het zijn maximale entropie heeft bereikt.
à Chaos in het universum streeft naar een maximum.
§ Derde hoofdwet: Absoluut nulpunt (= 0 K)
Bij temperatuur 0 K zal elk systeem de laagst mogelijke entropie aannemen.
,Hoofdstuk 2: Het behoud van energie: de
eerste hoofdwet van de thermodynamica
2.1 Basisbegrippen
Thermodynamisch systeem = een gedeelte van het universum dat we bestuderen. Het
wordt door een grensvlak afgescheiden van de rest van het universum (= omgeving).
Er zijn 3 soorten systemen:
§ Open systeem: uitwisseling van materie met omgeving mogelijk.
§ Gesloten systeem: geen uitwisseling van materie met omgeving mogelijk, maar wel
energie uitwisselend met de omgeving.
§ Geïsoleerd systeem: geen uitwisseling van materie of energie mogelijk met de
omgeving.
Toestand = volledige beschrijving (aard bestanddelen, hoeveelheid bestanddelen, druk en T)
van een systeem.
Pad van toestandsveranderingen = geheel van tussentoestanden die het systeem doorloopt.
Soorten grootheden:
§ Intensieve grootheden = grootheden van een systeem die niet afhangen van de
hoeveelheid materie.
Voorbeeld: temperatuur, viscositeit, geleidbaarheid
§ Extensieve grootheden = grootheden van een systeem die wel afhangen van de
hoeveelheid materie.
Voorbeeld: massa, inwendige energie, volume, enthalpie, entropie.
Arbeid is een manier om de energie van een systeem te wijzigen.
§ Systeem levert arbeid aan omgeving als het een kracht uitoefent op een massa die
vervolgens stijgt.
§ Omgeving levert arbeid aan het systeem als het een kracht uitoefent op een massa
die vervolgens zal dalen.
Grootte van de geleverde arbeid (w):
w = F . Ds
Met F: kracht = m . g
Ds: afstand
, Energie is het vermogen om arbeid te leveren:
§ Systeem levert arbeid à energie daalt
§ Arbeid wordt op systeem geleverd à energie stijgt
Energie van het systeem kan ook veranderen door temperatuurverschil. à Warmte vloeit
van het lichaam met hogere temperatuur naar het lichaam met lagere temperatuur.
à Uitwisseling arbeid en warmte met de omgeving zorgt dat de energie van het systeem
kan veranderen.
2.2 Aanloop naar de eerste hoofdwet
Eerste hoofdwet: Energie kan niet geschapen of vernietigd worden à energie universum
blijft constant, welk proces er ook plaatsgrijpt.
Inwendige energie (U) van een systeem = het geheel van alle vormen van energie die dat
systeem of die stof bezit.
Uitwisseling van energie tussen systeem en omgeving kan onder 2 vormen:
§ Arbeid
o De omgeving levert arbeid (w) op het systeem à inwendige energie stijgt.
o Het systeem levert arbeid op de omgeving à inwendige energie daalt.
§ Warmte
o Er vloeit een hoeveelheid warmte (q) naar het systeem à inwendige energie
U neemt toe.
o Er vloeit warmte van het systeem weg à inwendige energie daalt.
à DU = q + w (geldt enkel voor gesloten systemen)
DU > 0 : er is energie naar het systeem gevloeid (onder de vorm van warmte of arbeid)
DU < 0: er is energie uit het systeem gevloeid.
Opmerking:
Een geïsoleerd systeem kan geen materie en energie uitwisselen à DU = 0
Universum is een geïsoleerd systeem à DU = 0
Korte samenvatting + alle oefeningen
Yara Heselmans
3 CC-b
, Hoofdstuk 1: Inleiding
1.2 De hoofdwetten van thermodynamica
Thermodynamica kan men in 4 hoofdwetten samenvatten:
§ Nulde hoofdwet: Thermisch evenwicht tussen systemen.
Systeem A en B zijn in thermisch evenwicht met elkaar als ze in warmtecontact staan
zonder een netto-energiestroom als gevolg.
§ Eerste hoofdwet: Energie kan niet geschapen of vernietigd worden.
Een toename van energie op één plaats is enkel mogelijk als er een even grote
afname van energie ergens anders is. à totale energie universum is constant
§ Tweede hoofdwet: Entropie (graad van wanorde).
De entropie van het universum neemt toe wanneer er een spontaan proces
plaatsgrijpt. Een systeem is in evenwicht als het zijn maximale entropie heeft bereikt.
à Chaos in het universum streeft naar een maximum.
§ Derde hoofdwet: Absoluut nulpunt (= 0 K)
Bij temperatuur 0 K zal elk systeem de laagst mogelijke entropie aannemen.
,Hoofdstuk 2: Het behoud van energie: de
eerste hoofdwet van de thermodynamica
2.1 Basisbegrippen
Thermodynamisch systeem = een gedeelte van het universum dat we bestuderen. Het
wordt door een grensvlak afgescheiden van de rest van het universum (= omgeving).
Er zijn 3 soorten systemen:
§ Open systeem: uitwisseling van materie met omgeving mogelijk.
§ Gesloten systeem: geen uitwisseling van materie met omgeving mogelijk, maar wel
energie uitwisselend met de omgeving.
§ Geïsoleerd systeem: geen uitwisseling van materie of energie mogelijk met de
omgeving.
Toestand = volledige beschrijving (aard bestanddelen, hoeveelheid bestanddelen, druk en T)
van een systeem.
Pad van toestandsveranderingen = geheel van tussentoestanden die het systeem doorloopt.
Soorten grootheden:
§ Intensieve grootheden = grootheden van een systeem die niet afhangen van de
hoeveelheid materie.
Voorbeeld: temperatuur, viscositeit, geleidbaarheid
§ Extensieve grootheden = grootheden van een systeem die wel afhangen van de
hoeveelheid materie.
Voorbeeld: massa, inwendige energie, volume, enthalpie, entropie.
Arbeid is een manier om de energie van een systeem te wijzigen.
§ Systeem levert arbeid aan omgeving als het een kracht uitoefent op een massa die
vervolgens stijgt.
§ Omgeving levert arbeid aan het systeem als het een kracht uitoefent op een massa
die vervolgens zal dalen.
Grootte van de geleverde arbeid (w):
w = F . Ds
Met F: kracht = m . g
Ds: afstand
, Energie is het vermogen om arbeid te leveren:
§ Systeem levert arbeid à energie daalt
§ Arbeid wordt op systeem geleverd à energie stijgt
Energie van het systeem kan ook veranderen door temperatuurverschil. à Warmte vloeit
van het lichaam met hogere temperatuur naar het lichaam met lagere temperatuur.
à Uitwisseling arbeid en warmte met de omgeving zorgt dat de energie van het systeem
kan veranderen.
2.2 Aanloop naar de eerste hoofdwet
Eerste hoofdwet: Energie kan niet geschapen of vernietigd worden à energie universum
blijft constant, welk proces er ook plaatsgrijpt.
Inwendige energie (U) van een systeem = het geheel van alle vormen van energie die dat
systeem of die stof bezit.
Uitwisseling van energie tussen systeem en omgeving kan onder 2 vormen:
§ Arbeid
o De omgeving levert arbeid (w) op het systeem à inwendige energie stijgt.
o Het systeem levert arbeid op de omgeving à inwendige energie daalt.
§ Warmte
o Er vloeit een hoeveelheid warmte (q) naar het systeem à inwendige energie
U neemt toe.
o Er vloeit warmte van het systeem weg à inwendige energie daalt.
à DU = q + w (geldt enkel voor gesloten systemen)
DU > 0 : er is energie naar het systeem gevloeid (onder de vorm van warmte of arbeid)
DU < 0: er is energie uit het systeem gevloeid.
Opmerking:
Een geïsoleerd systeem kan geen materie en energie uitwisselen à DU = 0
Universum is een geïsoleerd systeem à DU = 0
