College 1
Werken in de juiste eenheden
SI-eenheden:
- Druk pascal (1 bar = 10^5 pa)
- Volume Kubieke meter (m3)
- Temperatuur Kelvin (= Celcius + 273,15)
- Energie, warmte en arbeid Joule
- Entropie Joule of joule/ mol
- Enthalpie Joule of joule/mol
Definitie van een toestandsvariabele
Een toestandsvariabele is een grootheid waarvan de waarde alleen
afhangt van de begin- en eindsituatie van het systeem, en niet van het
pad (of de route) waarlangs die toestand wordt bereikt.
De 7 thermodynamische: N, p, T, V, U, S, μ
N Aantal deeltjes/ moleculen
n Aantal mol
p (Gas)druk
T Temperatuur
V Volume
U Energie
S Entropie
μ…
Gasdruk p en moleculen N / mol n
Gasdruk (p) is de gemiddelde kracht (F) door moleculen per hoeveelheid
want-oppervlak (A)
- p = F / A in pascal (N/m2)
Aantal moleculen (N) is het aantal mol * het getal van Avogadro
(6,022*10^23)
- N = n * N(av)
Verschil warmte vs. temperatuur
Temperatuur is een toestandsvariabele, het geeft aan hoe warm iets is
(maat voor gemiddelde kinetische energie van de deeltjes) in kelvin (K) of
celcius.
Warmte (q) is een procesgrootheid, warmte is energie die verplaatst wordt
van een warmer naar kouder systeem in joule (J)
- Je kan geen warmte hebben, alleen ontvangen of afstaan
Temperatuur is een maat voor energie
Warmte is energie in transport
,Fasediagrammen
Figuren waarbij de verschillende fases als functie van toestandsvariabelen
(zoals temperatuur en druk zijn uitgezet.
College 2
Weten wat ideale moleculen zijn.
Oplossingen (gas of vloeibaar) waarbij de moleculen zo verdund zijn dat er
geen intermoleculaire krachten zijn. Dus:
- Er is geen onderlinge aantrekking of afstoting
- Veliezen bij botsingen geen energie
- Verwaarloosbare grote
- Systeem is in evenwicht
- Geen stroming
- Alleen kinetische energie, geen vibraties
We stellen ideale moleculen omdat het berekeningen eenvoudiger
maakt, veel gassen zich bijna ideaal gedragen, en het een nuttig
uitgangspunt vormt voor het begrijpen en modelleren van echte systemen.
De ideale gaswet
pV = nRT
Met de gasconstante (R) = 8,3145 J/K/mol
R = Kb * Nav
Kb = Boltzmann constante 1,380*10^-23 J/K
,Rekenen met de ideale gaswet & Wet van Van ’t Hoff - snappen
dat afwijken dus niet-idealiteit impliceert.
De ideale gaswet pV = nRT
Constante toestandsvariabele:
p (&n) constant dan geldt;
- V1/T1 = V2/T2
V (&n) constant dan geldt;
- p1/T1 = p2/T2
T (&n) constant dan geldt;
- p1V1 = p2V2
Wet van ’t Hoff
De osmotische druk ( Π ) van een ideale oplossing kan worden berekend
met Π=cRT , waarbij c de molaire concentratie van opgeloste deeltjes
is, R de gasconstante en T temperatuur;
dit volgt uit de vergelijking Π V =nRT , een toepassing van de ideale gaswet
op osmose
Afwijken van ideaal gedrag betekent dat de aannames van geen krachten
en verwaarloosbaar volume niet meer geldig zijn, waardoor druk, volume
of osmotic pressure anders zijn dan voorspeld door de ideale wet
Begrijpen hoe paden in het fasediagram eruitzien
(isotherm,isobar,isochore) / hoe je die kunt tekenen.
isochore lineair
Isobar lineair
Isotherm hyperbol
Rekenen met Dalton’s Law, molfracties.
Dalton’s law stelt dat de totale gasdruk de som is van alle
partiele gasdrukken.
Molfracties (xi) is het aantal mol van een deel van het totale
mengsel (deel/ geheel). Molfracite is altijd < 1. En som = 1
, Interne energie U voor ideale gassen (mono-atomisch, di-
atomisch) uitrekenen.
Interne energie (U) = som van alle kinetische en potentiële energie van de
moleculen.
Mono-atomisch ideaal gas:
- Enkel translatie-energie
- U = 3/2 nRT
- Want; elk deeltje heeft 3 vrijheidsgraden (x, y, z)
Di-atomsich gas
- Zowel translatie als rotatie energie
- U = 5/2 nRT
- Want; 3 (translatie) + 2 (rotatie) vrijheidsgraden
Begrijpen dat machines die een Hoofdwet overtreden niet kunnen
bestaan.
Machines die één of beide hoofdwetten overtreden kunnen niet bestaan,
omdat ze zouden vereisen dat energie uit het niets ontstaat of dat
entropie spontaan afneemt
College 3
Verschillende formuleringen kennen & begrijpen (∆𝑈𝑡𝑜𝑡 = 0, ∆𝑈 = 𝑞
+ 𝑤, ∆𝑈 = 𝑞 − 𝑉𝑑𝑝 + 𝑤𝑒)
∆𝑈𝑡𝑜𝑡 = 0 De totale energie in het universum is constant, energie kan
niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen omgezet in andere vormen
∆𝑈 = 𝑞 + 𝑤 De interne energie van een gesloten systeem veranderd
door warmte en arbeid
∆𝑈 = 𝑞 − 𝑝𝑑𝑉 + 𝑤𝑒 De opsplitsing van arbeid in expansie arbeid en niet
expansie arbeid (zoals elektrische arbeid).
Algemene formule voor arbeid w
Berekenen arbeid w via reversible/irreversibel pad
Reversibel
Irreversibel (met Pex constant)
Bij een reversibel proces verloopt de verandering langzaam, hierdoor is
het systeem constant in evenwicht. Daarom kan de arbeid worden
berekend volgens bovenstaande formule en is deze de maximaal haalbare
Werken in de juiste eenheden
SI-eenheden:
- Druk pascal (1 bar = 10^5 pa)
- Volume Kubieke meter (m3)
- Temperatuur Kelvin (= Celcius + 273,15)
- Energie, warmte en arbeid Joule
- Entropie Joule of joule/ mol
- Enthalpie Joule of joule/mol
Definitie van een toestandsvariabele
Een toestandsvariabele is een grootheid waarvan de waarde alleen
afhangt van de begin- en eindsituatie van het systeem, en niet van het
pad (of de route) waarlangs die toestand wordt bereikt.
De 7 thermodynamische: N, p, T, V, U, S, μ
N Aantal deeltjes/ moleculen
n Aantal mol
p (Gas)druk
T Temperatuur
V Volume
U Energie
S Entropie
μ…
Gasdruk p en moleculen N / mol n
Gasdruk (p) is de gemiddelde kracht (F) door moleculen per hoeveelheid
want-oppervlak (A)
- p = F / A in pascal (N/m2)
Aantal moleculen (N) is het aantal mol * het getal van Avogadro
(6,022*10^23)
- N = n * N(av)
Verschil warmte vs. temperatuur
Temperatuur is een toestandsvariabele, het geeft aan hoe warm iets is
(maat voor gemiddelde kinetische energie van de deeltjes) in kelvin (K) of
celcius.
Warmte (q) is een procesgrootheid, warmte is energie die verplaatst wordt
van een warmer naar kouder systeem in joule (J)
- Je kan geen warmte hebben, alleen ontvangen of afstaan
Temperatuur is een maat voor energie
Warmte is energie in transport
,Fasediagrammen
Figuren waarbij de verschillende fases als functie van toestandsvariabelen
(zoals temperatuur en druk zijn uitgezet.
College 2
Weten wat ideale moleculen zijn.
Oplossingen (gas of vloeibaar) waarbij de moleculen zo verdund zijn dat er
geen intermoleculaire krachten zijn. Dus:
- Er is geen onderlinge aantrekking of afstoting
- Veliezen bij botsingen geen energie
- Verwaarloosbare grote
- Systeem is in evenwicht
- Geen stroming
- Alleen kinetische energie, geen vibraties
We stellen ideale moleculen omdat het berekeningen eenvoudiger
maakt, veel gassen zich bijna ideaal gedragen, en het een nuttig
uitgangspunt vormt voor het begrijpen en modelleren van echte systemen.
De ideale gaswet
pV = nRT
Met de gasconstante (R) = 8,3145 J/K/mol
R = Kb * Nav
Kb = Boltzmann constante 1,380*10^-23 J/K
,Rekenen met de ideale gaswet & Wet van Van ’t Hoff - snappen
dat afwijken dus niet-idealiteit impliceert.
De ideale gaswet pV = nRT
Constante toestandsvariabele:
p (&n) constant dan geldt;
- V1/T1 = V2/T2
V (&n) constant dan geldt;
- p1/T1 = p2/T2
T (&n) constant dan geldt;
- p1V1 = p2V2
Wet van ’t Hoff
De osmotische druk ( Π ) van een ideale oplossing kan worden berekend
met Π=cRT , waarbij c de molaire concentratie van opgeloste deeltjes
is, R de gasconstante en T temperatuur;
dit volgt uit de vergelijking Π V =nRT , een toepassing van de ideale gaswet
op osmose
Afwijken van ideaal gedrag betekent dat de aannames van geen krachten
en verwaarloosbaar volume niet meer geldig zijn, waardoor druk, volume
of osmotic pressure anders zijn dan voorspeld door de ideale wet
Begrijpen hoe paden in het fasediagram eruitzien
(isotherm,isobar,isochore) / hoe je die kunt tekenen.
isochore lineair
Isobar lineair
Isotherm hyperbol
Rekenen met Dalton’s Law, molfracties.
Dalton’s law stelt dat de totale gasdruk de som is van alle
partiele gasdrukken.
Molfracties (xi) is het aantal mol van een deel van het totale
mengsel (deel/ geheel). Molfracite is altijd < 1. En som = 1
, Interne energie U voor ideale gassen (mono-atomisch, di-
atomisch) uitrekenen.
Interne energie (U) = som van alle kinetische en potentiële energie van de
moleculen.
Mono-atomisch ideaal gas:
- Enkel translatie-energie
- U = 3/2 nRT
- Want; elk deeltje heeft 3 vrijheidsgraden (x, y, z)
Di-atomsich gas
- Zowel translatie als rotatie energie
- U = 5/2 nRT
- Want; 3 (translatie) + 2 (rotatie) vrijheidsgraden
Begrijpen dat machines die een Hoofdwet overtreden niet kunnen
bestaan.
Machines die één of beide hoofdwetten overtreden kunnen niet bestaan,
omdat ze zouden vereisen dat energie uit het niets ontstaat of dat
entropie spontaan afneemt
College 3
Verschillende formuleringen kennen & begrijpen (∆𝑈𝑡𝑜𝑡 = 0, ∆𝑈 = 𝑞
+ 𝑤, ∆𝑈 = 𝑞 − 𝑉𝑑𝑝 + 𝑤𝑒)
∆𝑈𝑡𝑜𝑡 = 0 De totale energie in het universum is constant, energie kan
niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen omgezet in andere vormen
∆𝑈 = 𝑞 + 𝑤 De interne energie van een gesloten systeem veranderd
door warmte en arbeid
∆𝑈 = 𝑞 − 𝑝𝑑𝑉 + 𝑤𝑒 De opsplitsing van arbeid in expansie arbeid en niet
expansie arbeid (zoals elektrische arbeid).
Algemene formule voor arbeid w
Berekenen arbeid w via reversible/irreversibel pad
Reversibel
Irreversibel (met Pex constant)
Bij een reversibel proces verloopt de verandering langzaam, hierdoor is
het systeem constant in evenwicht. Daarom kan de arbeid worden
berekend volgens bovenstaande formule en is deze de maximaal haalbare
