Inför föreläsningen
Inför Föreläsning 4, måndag 12/11
Som ni märker går det ganska fort framåt och det är viktigt att hänga med, både på det nya materialet vi gått igenom på föreläsningarna och det som ni förutsätts repetera själva, framför allt hur man räknar ut reaktionsentalpin för kemiska reaktioner, genom Hess lag och genom att använda standardbildningsentalpier från tabeller. Och även hur smält- och ångbildningsentalpier används.
Vi kommer på måndag gå igenom hur vi kan räkna ut reaktionsentalpin vid en annan temperatur (CP s 285-286) och även ta något mer exempel där vi räknar ut både entalpi och inre energi. Därefter ska vi fortsätta undersöka vad vi kan beräkna med hjälp av differentialer, och titta lite närmare på de icke-ideala termer som finns i uttrycken för inre energi och entalpi. Vi kommer att följa den text som ligger i extramaterialet, Differentialer för fasta ämnen och vätskor, så det är lämpligt att ha läst igenom denna i förväg.
Som lite hjälp listar jag några viktiga koncept här, ta gärna en stund och tänk igenom att du verkligen förstår dem. Det mesta är sånt som täcks bra i CP, så om du är osäker så passa på att läsa de rekommenderade sidorna där som hörde till de första tre föreläsningarna. Men det är också viktigt att förstå den något mer matematiska beskrivningen av termodynamik som finns i extramaterialet:Termodynamik_med_differentialer.
- Skillnaden på temperatur och värme.
- Inre energi (vad ingår?)
- Två sätt att överföra energi:
- VÄRME: överföring av energi som sker som resultat av en temperaturskillnad
- ARBETE: överföring av energi som sker som resultat att ett objekt rör sig mot en motriktad kraft. Arbete kan alltid användas för att lyfta en vikt.
- Uppdelningen av världen i system och omgivning. Skillnaden på öppet, slutet och isolerat system. Ett slutet system kan ha begränsningar i energiutbytet:
- en "fast gräns" gör att volymen är konstant och inget tryck-volymsarbete sker
- en "adiabtisk gräns" gör att ingen värmeöverföring sker.
- Ett isolerat system är sålunda ett slutet system vars gräns är både fast och adiabatisk.
- Värme som tillförs till systemet och arbete som utförs på systemet definieras som positiva tal (inom fysik används ibland motsatt konvention för arbetet).
- En tillståndsfunktion är en storhet som bara beror på systemets aktuella tillstånd och inte på vad som har hänt tidigare. Exempel på tillståndsfunktioner är volym (V), tryck (p), temperatur (T), inre energi (U), entalpi (H), entropi (S) och Gibbs energi (G). Däremot är värme och arbete INTE tillståndsfunktioner.
- Första huvudsatsen säger att ändringen i ett systems inre energi är lika med summan av tillförd energi i form av såväl värme som arbete.
- Den inre energin hos ett isolerat system är alltså konstant eftersom varken arbete eller värme utbyts med omgivningen.
- Tryck-volymsarbetet kan beräknas som trycket multiplicerat med volymsändringen, men bara om trycket är konstant. Minustecknet framför behövs för att uppfylla konventionen att arbete utfört på systemet ska vara positivt (om systemet t.ex. har ökat i volym har det utfört arbete på omgivningen och arbetet ska vara negativt).
- Värmekapacitet, särskilt de mer exakta definitionerna i form av partiella derivator.
- Vi kan tala om värmekapaciteten för systemet, då är det en extensiv storhet som beror av mängden. Vi kan också tala om den specifika värmekapaciteten (per kg) eller den molära värmekapaciteten (per mol) för ett ämne, då är det en intensiv storhet som inte beror av mängden (precis som t.ex. densitet).
- Definitionen av entalpi: H=U+pV
- Att entalpin är användbar när man arbetar vid konstant tryck eftersom skillnaden i entalpi då motsvarar tillförd värme.
- Isoterm expansion
- Adiabatisk expansion
Inför föreläsning 1, måndag 5/11
Fundera över vad energi är.
Läs gärna avsnitten om gaser (147-166) och tillståndsekvationer (179-182) i Atkins och extramaterialet.
Om du förstår begreppet partialtryck så kommer den här kursen gå galant!
