Samenvatting – Klinische Technologie jaar 1 - Thermodynamica
Inhoudsopgave
HC1: Intro in de thermodynamica ........................................................................................................... 2
HC2: Grondbegrippen.............................................................................................................................. 5
HC3: Thermodynamische cycli .............................................................................................................. 11
HC4: Gassen........................................................................................................................................... 17
HC5: Chemische processen ................................................................................................................... 20
Pagina 1 van 22
,Samenvatting – Klinische Technologie jaar 1 - Thermodynamica
HC1: Intro in de thermodynamica
Week 1
Thermodynamica is een studie van de warmte, en hoe deze is verdeeld over het ‘systeem’. Deze
studiesoort is veelal fenomenologisch en bouwt niet op natuur- of scheikundige theorieën. Het kent
macroscopische en microscopische onderbouwingen.
Thermodynamische systemen zijn opgebouwd uit verschillende gekoppelde
componenten/subonderdelen.
Energie
Het begrip ‘energie’ kent verschillende betekenissen een eenheden.
• Joule
Joule is de standaardeenheid (SI) van de grootheid energie.
└ Verricht arbeid als je met een kracht van 1 Newton een object 1 meter verplaatst.
J=N·m=W·s=C·V
• Calorieën
└ 1 cal = 4,18 J → Warmte die nodig is om 1 gram water 1 graad op te warmen.
Cal met een hoofdletter staat voor kcal.
• ElectronVolt
└ Energie die nodig is om 1 elektron over een potentiaalverschil van 1 volt te bewegen.
1 eV = 1,6x10-19 J
• ATP (adenosine trifosfaat)
└ Vorm van energie die wordt gemaakt en gebruikt in het lichaam.
30,5 kJ/mol komt vrij bij omzetting naar ADP.
Vormen van energie
└ Potentiele energie
└> Opgeslagen energie.
o Mechanische energie (elastisch, hoogte)
o Chemische energie
o Stralingsenergie
o Magnetische energie
o Nucleair energie
└ Kinetische energie
└> Energie afkomstig uit een beweging.
o Mechanische energie (beweging)
o Geluid
o Stralingsenergie
o Licht
o Thermische energie
De ene vorm van energie kan omgezet worden in een andere vorm van energie. Wel geldt de wet van
behoud van energie.
Bij deformatie (vervorming) van een materiaal/stof worden de bindingen tussen atomen verbroken.
Dit kost energie.
Pagina 2 van 22
, Samenvatting – Klinische Technologie jaar 1 - Thermodynamica
Energie op moleculaire schaal
▪ Thermische energie
Trillingen
▪ Chemische energie
Covalente bindingen
▪ Elektrische energie
Ladingen (elektronen, protonen)
Maxwell-Boltzmann (kans)verdeling
Met de Maxwell-Bolzmann kansverdeling kan de kans berekend worden dat een deeltje een
bepaalde (kinetische) energie/snelheid bezit.
Kb = Boltzmannconstante 1,38 x 10-23 J/K
Bij botsing van deeltjes wordt er kinetische energie uitgewisseld. Hierbij is de netto uitwisseling van
deeltjes met hoge snelheden naar deeltjes met lage snelheden. Dus: Warmte stroomt van hoog naar
laag.
Kinetische energie
Warmteuitwisseling
Warmteuitwisseling kan op verschillende manieren plaatsvinden:
└ Conductie (Qcond)
Uitwisseling van kinetische energie via botsingen. Hierbij hangt de warmteflux af van de
temperatuurgradiënt.
└ Convectie
Moleculen transporteren kinetische energie ergens naartoe door middel van stroming. (gas
of vloeistof)
└ Straling
Verloopt via het uitzenden en absorberen van elektromagnetische golven. Hierbij hangt het
vermogen af van de temperatuur.
Hoofdwetten
0e Hoofdwet
Als twee systemen beiden in (thermisch) evenwicht zijn met
een derde, dan zijn ze ook in evenwicht met elkaar.
Thermisch evenwicht: Geen netto warmte uitwisseling
tussen 2 systemen.
Pagina 3 van 22
Inhoudsopgave
HC1: Intro in de thermodynamica ........................................................................................................... 2
HC2: Grondbegrippen.............................................................................................................................. 5
HC3: Thermodynamische cycli .............................................................................................................. 11
HC4: Gassen........................................................................................................................................... 17
HC5: Chemische processen ................................................................................................................... 20
Pagina 1 van 22
,Samenvatting – Klinische Technologie jaar 1 - Thermodynamica
HC1: Intro in de thermodynamica
Week 1
Thermodynamica is een studie van de warmte, en hoe deze is verdeeld over het ‘systeem’. Deze
studiesoort is veelal fenomenologisch en bouwt niet op natuur- of scheikundige theorieën. Het kent
macroscopische en microscopische onderbouwingen.
Thermodynamische systemen zijn opgebouwd uit verschillende gekoppelde
componenten/subonderdelen.
Energie
Het begrip ‘energie’ kent verschillende betekenissen een eenheden.
• Joule
Joule is de standaardeenheid (SI) van de grootheid energie.
└ Verricht arbeid als je met een kracht van 1 Newton een object 1 meter verplaatst.
J=N·m=W·s=C·V
• Calorieën
└ 1 cal = 4,18 J → Warmte die nodig is om 1 gram water 1 graad op te warmen.
Cal met een hoofdletter staat voor kcal.
• ElectronVolt
└ Energie die nodig is om 1 elektron over een potentiaalverschil van 1 volt te bewegen.
1 eV = 1,6x10-19 J
• ATP (adenosine trifosfaat)
└ Vorm van energie die wordt gemaakt en gebruikt in het lichaam.
30,5 kJ/mol komt vrij bij omzetting naar ADP.
Vormen van energie
└ Potentiele energie
└> Opgeslagen energie.
o Mechanische energie (elastisch, hoogte)
o Chemische energie
o Stralingsenergie
o Magnetische energie
o Nucleair energie
└ Kinetische energie
└> Energie afkomstig uit een beweging.
o Mechanische energie (beweging)
o Geluid
o Stralingsenergie
o Licht
o Thermische energie
De ene vorm van energie kan omgezet worden in een andere vorm van energie. Wel geldt de wet van
behoud van energie.
Bij deformatie (vervorming) van een materiaal/stof worden de bindingen tussen atomen verbroken.
Dit kost energie.
Pagina 2 van 22
, Samenvatting – Klinische Technologie jaar 1 - Thermodynamica
Energie op moleculaire schaal
▪ Thermische energie
Trillingen
▪ Chemische energie
Covalente bindingen
▪ Elektrische energie
Ladingen (elektronen, protonen)
Maxwell-Boltzmann (kans)verdeling
Met de Maxwell-Bolzmann kansverdeling kan de kans berekend worden dat een deeltje een
bepaalde (kinetische) energie/snelheid bezit.
Kb = Boltzmannconstante 1,38 x 10-23 J/K
Bij botsing van deeltjes wordt er kinetische energie uitgewisseld. Hierbij is de netto uitwisseling van
deeltjes met hoge snelheden naar deeltjes met lage snelheden. Dus: Warmte stroomt van hoog naar
laag.
Kinetische energie
Warmteuitwisseling
Warmteuitwisseling kan op verschillende manieren plaatsvinden:
└ Conductie (Qcond)
Uitwisseling van kinetische energie via botsingen. Hierbij hangt de warmteflux af van de
temperatuurgradiënt.
└ Convectie
Moleculen transporteren kinetische energie ergens naartoe door middel van stroming. (gas
of vloeistof)
└ Straling
Verloopt via het uitzenden en absorberen van elektromagnetische golven. Hierbij hangt het
vermogen af van de temperatuur.
Hoofdwetten
0e Hoofdwet
Als twee systemen beiden in (thermisch) evenwicht zijn met
een derde, dan zijn ze ook in evenwicht met elkaar.
Thermisch evenwicht: Geen netto warmte uitwisseling
tussen 2 systemen.
Pagina 3 van 22
