Leerdoelen Fysische chemie
Hoorcollege 1&2
Begrippen
Systeem / omgeving / controle-oppervlak
Systeem = het deel dat bestudeerd wordt (organisme, cel,
reactievat). Er vindt wisselwerking plaats van warmte-uitwisseling,
materie-uitwisseling en (volume)arbeid. De warmte (q) is de
hoeveelheid die door het systeem, is deze positief dan neemt het
systeem warmte op, is deze negatief dan geeft het warmte af aan
de omgeving.
Omgeving = alles dat buiten het systeem valt.
Controle-oppervlak = vormt de scheiding tussen de omgeving en het systeem.
Open / gesloten / adiabatisch en geïsoleerd toestandsfunctie
Open systeem = alles uitwisseling druk/temperatuur/concentratie kan wel
veranderen.
Gesloten systeem = geen materie uitwisseling concentratie is niet constant.
Geïsoleerd systeem = geen uitwisseling druk/temperatuur/concentratie kan
wel veranderen.
Adiabatisch systeem = alleen arbeid alleen druk is constant.
Biologische systemen = selectieve permeabiliteit en de concentratie is maar
van sommige stoffen constant.
Extensieve / intensieve toestandsfuncties
Extensieve toestandsfuncties zijn evenredig met de grootte van het systeem.
Dit zijn; druk temperatuur en concentratie. (bv druk in blikje en vat is gelijk)
(klein persoon heeft dezelfde temperatuur, 37 graden, als een lang persoon)
Intensieve toestandsfuncties zijn onafhankelijk van de grootte van het
systeem. Dit zijn; volume, massa, interne energie, lading & aantal mol van een
stof. (bv volume verschilt tussen vat en blikje bier) (klein persoon heeft wel een
lagere massa dan een lang persoon)
, Balansvergelijking / behoudswet
Elke extensieve toestandsfunctie heeft een balansvergelijking: ∆X ≡ ∆eX +
∆iX
Verandering = netto interne productie (iX) + netto exchange (eX). De vergelijking
hangt af van de systeemdefinitie.
Behoudswetten; ∆iX ≡ 0. De interne productie (dus niet alleen netto!!) is gelijk
aan 0. De exchange productie is dan ook gelijk aan 0: ∆X ≡ ∆eX. bijvoorbeeld de
behoud van massa of C-atomen. De verandering van X is dus gelijk aan de netto
exchange van X.
Steady state / Evenwicht
Steady state: ∆eX + ∆iX ≡ 0 -∆eX ≡ +∆iX. Dus de interne productie is
gelijk aan de exchange productie. Dit vindt ook wel plaats bij een pomp.
Evenwicht: Er vinden helemaal geen netto processen meer plaats. Dat betekend
dat ∆eX en ∆iX beide gelijk zijn aan 0. Dus ∆eX = 0 & ∆iX = 0. Dit vindt
plaats bij diffusie.
Eerste hoofdwet: behoud van energie & interne energie
1e hoofdwet van thermodynamica stelt dat energie (U) niet geproduceerd of
vernietigd kan worden: U ≡ Uintern + Ukin + Upot. Ook geldt ∆U ≡ q + w.
Interne energie is het deel van de totale energie dat niet geassocieerd is met
de geordende kinetische energie van zijn massa of met de potentiële energie van
zijn massa en lading. Vaak geldt ook: U = Uintern. De interne energie is de som
van alle energie geassocieerd met elementaire deeltjes waaruit het systeem is
opgebouwd: translatie-, vibratie-, rotatie-, bindings-, elektronen-energie &
potentiële energie van intermoleculaire interacties. Het voldoet aan de
balanswet: ∆U = ∆iU + ∆eU. Energie kan niet geproduceerd of vernietigd worden,
dus ∆iU = 0. Dus er volgt: ∆U ≡ ∆eU.
Manieren om energie toe te voeren: warmte en arbeid
Energie kan op 2 manieren toenemen; 1) warmte-uitwisseling, 2) arbeid (w)
verrichten.
- positieve w of q: krimpt systeem (volumearbeid erop verricht) & warmte
overgedragen aan het systeem
- negatieve w of q: systeem zet uit (volumearbeid verricht door systeem) &
wordt warmte overgedragen vanuit het systeem naar de omgeving.
∆eU = ∆eq + ∆ew
Hoorcollege 1&2
Begrippen
Systeem / omgeving / controle-oppervlak
Systeem = het deel dat bestudeerd wordt (organisme, cel,
reactievat). Er vindt wisselwerking plaats van warmte-uitwisseling,
materie-uitwisseling en (volume)arbeid. De warmte (q) is de
hoeveelheid die door het systeem, is deze positief dan neemt het
systeem warmte op, is deze negatief dan geeft het warmte af aan
de omgeving.
Omgeving = alles dat buiten het systeem valt.
Controle-oppervlak = vormt de scheiding tussen de omgeving en het systeem.
Open / gesloten / adiabatisch en geïsoleerd toestandsfunctie
Open systeem = alles uitwisseling druk/temperatuur/concentratie kan wel
veranderen.
Gesloten systeem = geen materie uitwisseling concentratie is niet constant.
Geïsoleerd systeem = geen uitwisseling druk/temperatuur/concentratie kan
wel veranderen.
Adiabatisch systeem = alleen arbeid alleen druk is constant.
Biologische systemen = selectieve permeabiliteit en de concentratie is maar
van sommige stoffen constant.
Extensieve / intensieve toestandsfuncties
Extensieve toestandsfuncties zijn evenredig met de grootte van het systeem.
Dit zijn; druk temperatuur en concentratie. (bv druk in blikje en vat is gelijk)
(klein persoon heeft dezelfde temperatuur, 37 graden, als een lang persoon)
Intensieve toestandsfuncties zijn onafhankelijk van de grootte van het
systeem. Dit zijn; volume, massa, interne energie, lading & aantal mol van een
stof. (bv volume verschilt tussen vat en blikje bier) (klein persoon heeft wel een
lagere massa dan een lang persoon)
, Balansvergelijking / behoudswet
Elke extensieve toestandsfunctie heeft een balansvergelijking: ∆X ≡ ∆eX +
∆iX
Verandering = netto interne productie (iX) + netto exchange (eX). De vergelijking
hangt af van de systeemdefinitie.
Behoudswetten; ∆iX ≡ 0. De interne productie (dus niet alleen netto!!) is gelijk
aan 0. De exchange productie is dan ook gelijk aan 0: ∆X ≡ ∆eX. bijvoorbeeld de
behoud van massa of C-atomen. De verandering van X is dus gelijk aan de netto
exchange van X.
Steady state / Evenwicht
Steady state: ∆eX + ∆iX ≡ 0 -∆eX ≡ +∆iX. Dus de interne productie is
gelijk aan de exchange productie. Dit vindt ook wel plaats bij een pomp.
Evenwicht: Er vinden helemaal geen netto processen meer plaats. Dat betekend
dat ∆eX en ∆iX beide gelijk zijn aan 0. Dus ∆eX = 0 & ∆iX = 0. Dit vindt
plaats bij diffusie.
Eerste hoofdwet: behoud van energie & interne energie
1e hoofdwet van thermodynamica stelt dat energie (U) niet geproduceerd of
vernietigd kan worden: U ≡ Uintern + Ukin + Upot. Ook geldt ∆U ≡ q + w.
Interne energie is het deel van de totale energie dat niet geassocieerd is met
de geordende kinetische energie van zijn massa of met de potentiële energie van
zijn massa en lading. Vaak geldt ook: U = Uintern. De interne energie is de som
van alle energie geassocieerd met elementaire deeltjes waaruit het systeem is
opgebouwd: translatie-, vibratie-, rotatie-, bindings-, elektronen-energie &
potentiële energie van intermoleculaire interacties. Het voldoet aan de
balanswet: ∆U = ∆iU + ∆eU. Energie kan niet geproduceerd of vernietigd worden,
dus ∆iU = 0. Dus er volgt: ∆U ≡ ∆eU.
Manieren om energie toe te voeren: warmte en arbeid
Energie kan op 2 manieren toenemen; 1) warmte-uitwisseling, 2) arbeid (w)
verrichten.
- positieve w of q: krimpt systeem (volumearbeid erop verricht) & warmte
overgedragen aan het systeem
- negatieve w of q: systeem zet uit (volumearbeid verricht door systeem) &
wordt warmte overgedragen vanuit het systeem naar de omgeving.
∆eU = ∆eq + ∆ew
