Thermodynamica - week 1
College`1a: inleidende video
De koelkast is het omgekeerde van een model voor een motor. Arbeid in de vorm van
pompen om iets te kunnen afkoelen
Stoommachine: Chemische energie wordt gebruikt om water te verhitten tot stoom en arbeid
te verrichten.
Chemische energie arbeid + warmte
Arbeid verrichten met spieren. Gebruiken chemische energie die wordt opgeslagen in ATP,
dit wordt omgezet naar ADP waarbij energie vrijkomt.
Neveneffecten: je produceert warmte – is de energie die je niet nuttig kan gebruiken. Maar
het is noodzakelijk dat je het niet 100% van de opgeslagen energie effectief kan omzetten in
arbeid.
Afkoeling door verdamping (zweten) faseovergang. Extra energie in stoppen om dit te
bereiken
Kennis van de concepten van thermodynamica:
- Macroscopische variabelen:
o Volume
o Temperatuur
o Druk
- Toestandsgrootheden
o Enthalpie
o Entropie
o Vrije energie
- De hoofdwetten van de klassieke thermodynamica
o Wet van behoud van energie is er een van
- Statische thermodynamica vertaling van microscopische energieverdeling naar
macroscopisch gedrag
Klassieke thermodynamica:
Oorsprong:
- Experimentele waarnemingen (Boyle, Charles, Avogadro, Dalton) van druk, volume
en temperatuur van gassen
- Wetmatigheden bekend voordat het atoommodel werd opgesteld
- Toestandsfuncties van P(pressure), T(temperature) en V(volume)
o Temperatuur met schaal van Kelvin
o Celsius schaal is gebaseerd op triplepunt van water: waarop de temperatuur,
de druk zodanig is dat water in alle drie de fasen tegelijk voorkomt. Gas
vloeibaar en vast
o Volume kleiner maakt, dan voer je de druk op (omgekeerd evenredig)
, Toepassingen:
- Rendement van motoren (interne energie beweging):
o stoommachine, ottomotor, dieselmotor
- synthese van ammonia door Haber-Bosch proces
o wanneer zijn de condities optimaal om evenwicht naar een kant te sturen
- batterijen versus brandstofcellen
- ligging van chemische evenwichten
vereist: goede kennis van differentiaalrekening (pen/papier)
arbeid verrichten systeem verliest energie
Statische thermodynamica:
Oorsprong:
- Temperatuur: gemiddelde interne energie van een set deeltjes
- Statistiek: hoe wordt die energie verdeeld over de deeltjes?
- Partitiefunctie: Hoe waarschijnlijk is een bepaalde verdeling?
- Theorie gebruikt microscopische kennis van de mogelijke energieniveaus: van enkele
deeltjes naar (telbaar) veel deeltjes
Toepassingen:
- Binding van liganden aan een eiwit
- Vouwing van eiwitten
- Vorming van super moleculaire structuren: micellen, membranen, vesicles…
Vereist: snelle computers om voldoende goed te kunnen ‘samplen’
Klassieke mechanica
- Kinetische energie van botsende deeltjes
- Definitie van druk: P = F / A
Resultaat:
- Ideale gaswet: P V = n R T
- Combinatie van wetten van Boyle, Charles en Avogadro
- Boyle: V = 1/P
- Charles: V = T
- Avogadro: V = n
o = moet een gek alfa teken zijn evenredig
College`1a: inleidende video
De koelkast is het omgekeerde van een model voor een motor. Arbeid in de vorm van
pompen om iets te kunnen afkoelen
Stoommachine: Chemische energie wordt gebruikt om water te verhitten tot stoom en arbeid
te verrichten.
Chemische energie arbeid + warmte
Arbeid verrichten met spieren. Gebruiken chemische energie die wordt opgeslagen in ATP,
dit wordt omgezet naar ADP waarbij energie vrijkomt.
Neveneffecten: je produceert warmte – is de energie die je niet nuttig kan gebruiken. Maar
het is noodzakelijk dat je het niet 100% van de opgeslagen energie effectief kan omzetten in
arbeid.
Afkoeling door verdamping (zweten) faseovergang. Extra energie in stoppen om dit te
bereiken
Kennis van de concepten van thermodynamica:
- Macroscopische variabelen:
o Volume
o Temperatuur
o Druk
- Toestandsgrootheden
o Enthalpie
o Entropie
o Vrije energie
- De hoofdwetten van de klassieke thermodynamica
o Wet van behoud van energie is er een van
- Statische thermodynamica vertaling van microscopische energieverdeling naar
macroscopisch gedrag
Klassieke thermodynamica:
Oorsprong:
- Experimentele waarnemingen (Boyle, Charles, Avogadro, Dalton) van druk, volume
en temperatuur van gassen
- Wetmatigheden bekend voordat het atoommodel werd opgesteld
- Toestandsfuncties van P(pressure), T(temperature) en V(volume)
o Temperatuur met schaal van Kelvin
o Celsius schaal is gebaseerd op triplepunt van water: waarop de temperatuur,
de druk zodanig is dat water in alle drie de fasen tegelijk voorkomt. Gas
vloeibaar en vast
o Volume kleiner maakt, dan voer je de druk op (omgekeerd evenredig)
, Toepassingen:
- Rendement van motoren (interne energie beweging):
o stoommachine, ottomotor, dieselmotor
- synthese van ammonia door Haber-Bosch proces
o wanneer zijn de condities optimaal om evenwicht naar een kant te sturen
- batterijen versus brandstofcellen
- ligging van chemische evenwichten
vereist: goede kennis van differentiaalrekening (pen/papier)
arbeid verrichten systeem verliest energie
Statische thermodynamica:
Oorsprong:
- Temperatuur: gemiddelde interne energie van een set deeltjes
- Statistiek: hoe wordt die energie verdeeld over de deeltjes?
- Partitiefunctie: Hoe waarschijnlijk is een bepaalde verdeling?
- Theorie gebruikt microscopische kennis van de mogelijke energieniveaus: van enkele
deeltjes naar (telbaar) veel deeltjes
Toepassingen:
- Binding van liganden aan een eiwit
- Vouwing van eiwitten
- Vorming van super moleculaire structuren: micellen, membranen, vesicles…
Vereist: snelle computers om voldoende goed te kunnen ‘samplen’
Klassieke mechanica
- Kinetische energie van botsende deeltjes
- Definitie van druk: P = F / A
Resultaat:
- Ideale gaswet: P V = n R T
- Combinatie van wetten van Boyle, Charles en Avogadro
- Boyle: V = 1/P
- Charles: V = T
- Avogadro: V = n
o = moet een gek alfa teken zijn evenredig
