Skillnad mellan versioner av "Kunskapskrav"

Från KFKA10
Hoppa till: navigering, sök
(Krav för högre betyg (4:a och 5:a))
 
(23 mellanliggande versioner av samma användare visas inte)
Rad 1: Rad 1:
'''OBS! Denna sida är under uppbyggnad och informationen gäller inte ännu'''
+
Det här är främst en lista över kunskaps- och färdighetskrav för att nå '''godkänt (betyg 3)''' på KFKA10 Termodynamik och ytkemi, tillsammans med konkreta exempel på hur kraven testas på en tentamen. Jämfört med de [https://kurser.lth.se/kursplaner/18_19/KFKA10.html officiella kursmålen] är denna lista mer detaljerad och därför mer praktiskt användbar. Längst ner står även några riktlinjer för högre betyg
  
Det här är en lista över kunskaps- och färdighetskrav för att nå godkänt (betyg 3) på KFKA10 Termodynamik och ytkemi, tillsammans med konkreta exempel på hur kraven testas på en tentamen. Jämfört med de officiella kursmålen är denna lista mer detaljerad och därför mer praktiskt användbar.
+
= Krav för godkänt (betyg 3) =
  
Längst ner står även några riktlinjer för högre betyg
+
== Allmänt ==
 +
 
 +
Studenten ska
 +
*förstå centrala termodynamiska begrepp och storheter, som jämvikt, ångtryck, entropi, entalpi och fri energi 
 +
*kunna analysera en praktisk frågeställning, göra rimliga antaganden och välja rätt beräkningsmodeller för att lösa problemet.
 +
*kunna avgöra rimligheten i de svar som erhålls under problemlösning.
  
 
== Egenskaper för gaser ==
 
== Egenskaper för gaser ==
  
 
Studenten ska
 
Studenten ska
* vara säker på de grundläggande egenskaperna hos en ideal gas och
+
* vara säker på de grundläggande egenskaperna hos en ideal gas och vad dessa betyder termodynamiskt (t.ex. att frånvaron av interaktioner gör att inre energin inte beror på trycket).
vad dessa betyder termodynamiskt (t.ex. att frånvaron av interaktio-
+
* veta i vilka tillstånd (tryck, temperatur) som en gas beter sig mest idealt
ner gör att inre energin bara beror på temperaturen för en ideal gas).
 
* veta i vilka riktningar  som en gas beter sig mest idealt
 
 
* kunna diskutera avvikelser från ideal gas med hjälp av kompressionsfaktorn Z
 
* kunna diskutera avvikelser från ideal gas med hjälp av kompressionsfaktorn Z
 
* kunna utföra tillståndsberäkningar på ideal gas, samt reell gas beskriven med Z
 
* kunna utföra tillståndsberäkningar på ideal gas, samt reell gas beskriven med Z
 
* kunna förklara vad som händer när en gas kondenserar, och vad som ska vara uppfyllt för att det ska ske
 
* kunna förklara vad som händer när en gas kondenserar, och vad som ska vara uppfyllt för att det ska ske
 
+
* förstå begreppet partialtryck och dess koppling till molbråket för en gasblandning, samt kunna göra enkla beräkningar på gasblandningar
  
 
== Första huvudsatsen ==
 
== Första huvudsatsen ==
 
Studenten ska
 
Studenten ska
*kunna skriva upp första huvudsatsen och veta vad termerna (värmen
+
*kunna skriva upp första huvudsatsen och veta vad termerna (värmen och arbetet) i den betyder.
och arbetet) i den betyder.
 
 
*kunna diskutera och räkna på processer utifrån första huvudsatsen
 
*kunna diskutera och räkna på processer utifrån första huvudsatsen
 
*kunna beräkna arbetet vid processer under konstant volym eller tryck
 
*kunna beräkna arbetet vid processer under konstant volym eller tryck
 
*kunna beräkna värmen vid processer under konstant volym eller tryck
 
*kunna beräkna värmen vid processer under konstant volym eller tryck
*kunna förstå och tolka begreppen isoterm, adiabatisk, isochor, isobarisk,
+
*kunna förstå och tolka begreppen isoterm, adiabatisk, isochor, isobarisk, reversibel och irreversibel samt veta hur dessa utnyttjas vid beräkning av differentiella samband (t.ex. att <math>dU=dw</math> för adiabatisk process, att <math>dU=C_V\,dT</math> för isochor process, eller att <math>dU=0</math> för isoterm expansion av en ideal gas).
reversibel och irreversibel samt veta hur dessa utnyttjas vid beräkning
 
av differentiella samband (t.ex. att <math>dU=dw</math> för adiabatisk process, att
 
<math>dU=C_V\,dT</math> för isochor process, eller att <math>dU=0</math> för isoterm expansion
 
av en ideal gas).
 
 
*kunna beräkna termodynamiska storheter (<math>q</math>, <math>w</math>, <math>\Delta U</math>, <math>\Delta S</math>) för isoterm expansion/kompression av ideal gas, såväl reversibel som irreversibel
 
*kunna beräkna termodynamiska storheter (<math>q</math>, <math>w</math>, <math>\Delta U</math>, <math>\Delta S</math>) för isoterm expansion/kompression av ideal gas, såväl reversibel som irreversibel
 
*kunna göra kvalitativa förutsägelser om vad som händer vid adiabatiska processer
 
*kunna göra kvalitativa förutsägelser om vad som händer vid adiabatiska processer
  
 +
== Andra huvudsatsen ==
 +
Studenten ska
 +
*kunna resonera kvalitativt om möjliga och omöjliga processer utifrån termodynamikens andra huvudsats
 +
*känna till Boltzmanns entropidefinition <math>S=k_B\,\ln W</math> och förstå vad <math>W</math> innebär
 +
*förstå den klassiska defintionen av entropi, <math>dS=dq_{rev}/T</math> och kunna använda den i praktiska beräkningar
 +
*kunna ange kriterier för processers spontanitet i 1) isolerade system 2) system under konstant tryck och temperatur, samt applicera dessa kriterier
 +
*kunna utnyttja att entropin (och andra storheter) är en tillståndsfunktion för att dela upp komplicerade processer i beräkningsbara delsteg.
 +
*förstå nyttan med definitionerna av entalpi, Gibbs energi och kemisk potential
  
  
 +
== Enkomponentsystem ==
  
= Högre betyg =
+
Studenten ska
 +
*kunna pricka in faserna (s), (l) och (g) i ett Tp-fasdiagram (alltså ett vanligt fasdiagram med tryck och temperatur på axlarna) samt veta vad faslinjerna, trippelpunkten och kritiska punkten betyder.
 +
*beskriva hur ett system ser ut i en given punkt i ett Tp-fasdiagram samt kunna beskriva hur det förändras längs en ”resa” i fasdiagrammet.
 +
*veta vad som menas med smältpunkt och kokpunkt (för ett givet tryck)
 +
*veta vilka ekvationer som används för att beräkna faslinjerna samt principen för hur de används.
 +
*kunna använda den integrerade versionen av Clausius-Clapeyrons ekvation för att beräkna nya punkter på faslinjerna
 +
*veta relationen mellan <math>\Delta_{\alpha\rightarrow\beta}S</math> och <math>\Delta_{\alpha\rightarrow\beta}H</math> då denna sker reversibelt (t.ex. vid normala kokpunkten).
  
För högre betyg krävs en djupare förståelse av ovanstående begrepp, samt dessutom utökade färdigheter i att hantera dem matematiskt, t.ex.
+
==Blandningar==
*
 
*ställa upp samband i linjär form och utföra linjär regression på miniräknaren för att bestämma termodynamiska storheter
 
  
Dessutom krävs förmågan att kombinera olika delar av termodynamiken för att lösa mer avancerade problem, samt att man tydligt definierar vilka antaganden man gör och under vilka förutsättningar de gäller.
+
Studenten ska
 +
*med säkerhet kunna teckna molbråket för ett ämne i en blandning samt kunna göra omvandlingar mellan viktsprocent och molbråk.
 +
*förstå begreppen ”ideal lösning” och ”idealt utspädd” lösning.
 +
*förstå hur och varför den kemiska potentialen ändras med koncentrationen för ett ämne i en ideal lösning.
 +
*med säkerhet skilja på betydelsen av begreppen ”ideal gas” och ”ideal lösning”.
 +
*kunna använda Raoults lag för att beräkna ångtrycket över en ideal lösning från sammansättningen och vice versa.
 +
*förstå begreppen aktivitet och aktivitetsfaktorer samt veta hur dessa är relaterade till ångtrycket över ett ämne i en blandning.
 +
*kunna avgöra om smältpunkt och kokpunkt ökar eller minskar vid tillsats av främmande ämne, förklara varför ändringen sker, samt kunna utföra enkla beräkningar med hjälp av motsvarande formler.
 +
*förstå uppkomsten av osmotiskt tryck samt kunna utföra enkla beräkningar med hjälp av ekvationen för osmotiskt tryck.
  
I ytkemin så tillkommer beräkningar med Gibbs adsorptionsekvation
+
==Kemisk jämvikt==
 +
*känna till begreppet standardtillstånd och veta de vanligast använda standardtillstånden för gas, fast ämne, vätska och löst ämne
 +
*med säkerhet kunna teckna den termodynamiska jämviktskontanten K för en reaktion, och härvid använda rätt uttryck för aktiviteten för förekommande faser
 +
*med säkerhet kunna relatera den termodynamiska jämviktskonstanten K till ändringen i Gibbs energi
 +
*kunna skilja på betydelserna av <math>\Delta_r G</math> och <math>\Delta_r G^\circ</math>
 +
*förstå betydelsen av orden ”exoterm” och ”endoterm” samt veta hur K beror av temperaturen i det ena eller andra fallet.
 +
* kunna avgöra om en jämviktssammansättning i gasfas är tryckberoende eller inte utifrån reaktionens stökiometri.
 +
*kunna använda Le Chateliers princip
 +
*kunna relatera <math>\Delta_r H</math>, <math>\Delta_r S</math> och <math>\Delta_r G</math> till varandra
  
  
 +
== Ytkemi ==
 +
Studenten ska
 +
*kunna förklara begreppen ytspänning och adsorption och deras orsaker och konsekvenser
 +
*förstå begreppen Gibbs ytenergi, vätning, kontaktvinkel och kapillärstigning och kunna göra kvalitativa och kvantitativa förutsägelser involverande dessa begrepp
 +
*känna till grundläggande egenskaper hos surfaktantlösningar och förstå varför och när miceller och andra aggregat bildas
 +
*''kunna förklara utifrån fysikaliska principer hur kolloidala system, som t.ex. suspensioner och emulsioner, kan vara kinetiskt stabila, samt hur stabiliteten beror på olika faktorer''
 +
*kunna beskriva grundläggande fenomen och tillämpningar som bygger på ytkemiska principer, som t.ex. molnbildning, detergenter, såpfilmer, flotation, emulgeringsmedel
  
För högre betyg ser tentamensuppgifterna mer ut som för den tidigare kursen KFKA01. Här nedan finns exempel:
+
= Krav för högre betyg (4:a och 5:a) =
  
 +
För högre betyg krävs en djupare förståelse av alla ovanstående begrepp, samt det övriga innehållet i kursen. Dessutom krävs utökade färdigheter i att hantera dem matematiskt, t.ex.
 +
*ställa upp differentiella samband och integrera dem med korrekt hantering av start- och sluttillstånd. Detta kan gälla alla delar av kursen, t.ex. adiabatiska processer för ideal gas, volymsändringar för vätskor, T(p) för fasjämvikter etc.
 +
*utnyttja definitioner och ekvationer för att härleda nya samband som kan användas för att beräkna det som efterfrågas
 +
*ställa upp samband i linjär form och utföra linjär regression på miniräknaren för att bestämma termodynamiska storheter
 +
*lösa mer komplicerade ekvationer (även numeriskt eller grafiskt)
  
= Extentor (andra kursböcker men ungefär samma innehåll) =
+
Dessutom krävs förmågan att
 
+
*kombinera olika delar av termodynamiken för att lösa mer avancerade problem
*26/10 -16: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/161026.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-161026.pdf lösningar]
+
*tydligt definiera vilka antaganden man gör och under vilka förutsättningar de gäller
*28/10 -15: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/151028.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-151028.pdf lösningar]
+
*resonera om giltigheten för de modeller man använder
*29/10 -14: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/141029.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-141029.pdf lösningar] (tidigare kursplan utan ytkemi på tentan)
+
*diskutera fördelar och nackdelar med olika tillämpningar av termodynamik och ytkemi
*5/12 -06: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/061215.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-061215_1-4.pdf lösningar(1-4)]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-061215_5-9.pdf lösningar(5-9)]
 
*19/12 -07: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/071219.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-071219.pdf.pdf lösningar]
 
*25/10 -08: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/081025.pdf.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-081025.pdf lösningar]
 
 
 
  
 +
I ytkemin tillkommer beräkningar med Kelvins ekvation, Gibbs adsorptionsekvation och DLVO-ekvationen.
  
 +
= Extentor =
  
 +
*2018-01-08: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/180108.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-180108.pdf lösningar]
 +
*demotenta: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/demo.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-demo.pdf lösningar]
  
. Studenten måste
+
= Extentor för KFKA01 (andra kursböcker men ungefär samma innehåll) =
 
känna till Boltzmanns entropidefinition S
 
=kB ln W.
 
• kunna skriva upp andra huvudsatsen och förstå dess innebörd.
 
 
• förstå definitionerna av temperatur, tryck och kemisk potential som
 
olika derivator av entropin.
 
• kunna tolka signifikansen av kemiska potentialen som Gibbs partiella
 
molära fria energi.
 
• kunna och förstå (= varför införs de?) definitionerna av entalpi samt
 
Helmholtz och Gibbs fria energier.
 
 
 
 
  
 
+
*26/10 -16: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/161026.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-161026.pdf lösningar]
Kvantmekanik och statistisk mekanik. Studenten måste
+
*28/10 -15: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/151028.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-151028.pdf lösningar]
• veta och förstå att alla molekylära energier är kvantiserade.
+
*29/10 -14: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/141029.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-141029.pdf lösningar] (tidigare kursplan utan ytkemi på tentan)
1KM, 2016-10-03
+
*5/12 -06: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/061215.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-061215.pdf lösningar]
• kunna beräkna energier för translation (partikeln i lådan), rotation
+
*19/12 -07: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/071219.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-071219.pdf lösningar]
och vibration samt kunna de relativa storleksordningarna för dessa
+
*25/10 -08: [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/081025.pdf tenta]; [http://www.cmps.lu.se/fileadmin/mps/People/Soderhjelm/KFKA01/Svar-081025.pdf lösningar]
energier.
 
• kunna skriva upp sambandet mellan vågfunktionen och sannolikhe-
 
ten att hitta en partikel i ett given område (Borns tolkning).
 
• kunna använda Boltzmanns fördelningslag för att uppskatta (relativa)
 
sannolikheten för ett energitillstånd.
 
• förstå bakgrunden till Boltzmanns fördelningslag (dvs att det är entro-
 
piskt ogynnsamt att ge en molekyl mycket hög energi).
 
• förstå betydelsen av både molekylära tillståndssumman och systemets
 
tillståndssumma samt kunna teckna den som en summa av Boltz-
 
mannfaktorer över kända energier (t.ex. som i bokens problem 10.1a).
 
• kunna beräkna antalet translations-, rotations- och vibrationsfrihets-
 
grader i valfri molekyl.
 
• kunna uppskatta U ( T ) − U ( 0 ) , C p och C V av ideala gaser i de olika
 
enkla temperaturgränserna, dvs när θ rot
 
T
 
θ vib eller T > θ vib .
 
• kunna uppskatta S ( T ) för mono- och diatomära ideala gaser.
 
 
 
== Enkomponentsystem ==
 
 
 
Studenten ska
 
*kunna pricka in faserna (s), (l) och (g) i ett Tp-fasdiagram (alltså ett vanligt fasdiagram med tryck och temperatur på axlarna) samt veta
 
vad faslinjerna, trippelpunkten och kritiska punkten betyder.
 
*beskriva hur ett system ser ut i en given punkt i ett Tp-fasdiagram samt
 
kunna beskriva hur det förändras längs en ”resa” i fasdiagrammet.
 
*veta vad som menas med smältpunkt och kokpunkt (för ett givet tryck)
 
*veta vilka ekvationer som används för att beräkna faslinjerna samt
 
principen för hur de används.
 
*kunna använda den integrerade versionen av Clausius-Clapeyrons ekvation för att beräkna nya punkter på faslinjerna
 
*veta relationen mellan ∆ α→β S och ∆ α→β H för fasövergången α → β
 
då denna sker reversibelt (t.ex. vid normala kokpunkten).
 
 
 
 
 
Blandningar.  
 
 
 
Studenten måste
 
• med säkerhet kunna teckna molbråket för ett ämne i en blandning
 
samt kunna göra omvandlingar mellan viktsprocent och molbråk.
 
• med säkerhet kunna omvandla mellan molbråk och partialtryck i en
 
ideal gas.
 
• förstå begreppen ”ideal lösning” och ”idealt utspädd” lösning.
 
• förstå hur och varför den kemiska potentialen ändras med koncentra-
 
tionen för ett ämne i en ideal lösning.
 
• med säkerhet skilja på betydelsen av begreppen ”ideal gas” och ”ideal
 
lösning”.
 
2KM, 2016-10-03
 
• kunna avgöra när Raoults och Henrys lagar är tillämpliga samt utnytt-
 
ja dem för att beräkna ångtrycket över en blandning från sammansätt-
 
ningen och vice versa.
 
• förstå begreppen aktivitet och aktivitetsfaktorer samt veta hur dessa är
 
relaterade till ångtrycket över ett ämne i en blandning.
 
• kunna avgöra om smältpunkt och kokpunkt ökar eller minskar vid
 
tillsats av främmande ämne samt varför ändringen sker.
 
• förstå uppkomsten av osmotiskt tryck samt korrekt identifiera storhe-
 
terna i ekvationen för osmotiskt tryck.
 
Kemisk jämvikt. Studenten måste
 
• kunna skriva upp hur kemiska potentialen beror av koncentrationen
 
i gaser, blandningar och fasta ämnen samt välja rätt standardtillstånd
 
beroende på om ämnet i blandningen är utspätt eller inte.
 
• med säkerhet kunna teckna den (heterogena) termodynamiska jäm-
 
viktskontanten K med rätt standardkoncentrationer för förekomman-
 
de faser.
 
• med säkerhet kunna teckna relationen mellan ∆ r μ
 
termodynamiska jämviktskonstanten K.
 
• kunna skilja på betydelserna av ∆ r G och ∆ r G
 
dem som är 0 vid jämvikt.
 
∆ r G och den
 
samt veta vilken av
 
• förstå betydelsen av orden ”exoterm” och ”endoterm” samt veta hur
 
K beror av temperaturen i det ena eller andra fallet.
 
• kunna avgöra om en jämviktssammansättning i gasfas är tryckbero-
 
ende eller inte utifrån reaktionens stökiometri.
 
• Kunna relatera ∆ r H , ∆ r S och ∆ r G till varandra.
 
3
 

Nuvarande version från 31 oktober 2018 kl. 14.45

Det här är främst en lista över kunskaps- och färdighetskrav för att nå godkänt (betyg 3) på KFKA10 Termodynamik och ytkemi, tillsammans med konkreta exempel på hur kraven testas på en tentamen. Jämfört med de officiella kursmålen är denna lista mer detaljerad och därför mer praktiskt användbar. Längst ner står även några riktlinjer för högre betyg

Krav för godkänt (betyg 3)

Allmänt

Studenten ska

  • förstå centrala termodynamiska begrepp och storheter, som jämvikt, ångtryck, entropi, entalpi och fri energi
  • kunna analysera en praktisk frågeställning, göra rimliga antaganden och välja rätt beräkningsmodeller för att lösa problemet.
  • kunna avgöra rimligheten i de svar som erhålls under problemlösning.

Egenskaper för gaser

Studenten ska

  • vara säker på de grundläggande egenskaperna hos en ideal gas och vad dessa betyder termodynamiskt (t.ex. att frånvaron av interaktioner gör att inre energin inte beror på trycket).
  • veta i vilka tillstånd (tryck, temperatur) som en gas beter sig mest idealt
  • kunna diskutera avvikelser från ideal gas med hjälp av kompressionsfaktorn Z
  • kunna utföra tillståndsberäkningar på ideal gas, samt reell gas beskriven med Z
  • kunna förklara vad som händer när en gas kondenserar, och vad som ska vara uppfyllt för att det ska ske
  • förstå begreppet partialtryck och dess koppling till molbråket för en gasblandning, samt kunna göra enkla beräkningar på gasblandningar

Första huvudsatsen

Studenten ska

  • kunna skriva upp första huvudsatsen och veta vad termerna (värmen och arbetet) i den betyder.
  • kunna diskutera och räkna på processer utifrån första huvudsatsen
  • kunna beräkna arbetet vid processer under konstant volym eller tryck
  • kunna beräkna värmen vid processer under konstant volym eller tryck
  • kunna förstå och tolka begreppen isoterm, adiabatisk, isochor, isobarisk, reversibel och irreversibel samt veta hur dessa utnyttjas vid beräkning av differentiella samband (t.ex. att Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle dU=dw} för adiabatisk process, att Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle dU=C_V\,dT} för isochor process, eller att Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle dU=0} för isoterm expansion av en ideal gas).
  • kunna beräkna termodynamiska storheter (Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle q} , Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle w} , Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta U} , Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta S} ) för isoterm expansion/kompression av ideal gas, såväl reversibel som irreversibel
  • kunna göra kvalitativa förutsägelser om vad som händer vid adiabatiska processer

Andra huvudsatsen

Studenten ska

  • kunna resonera kvalitativt om möjliga och omöjliga processer utifrån termodynamikens andra huvudsats
  • känna till Boltzmanns entropidefinition Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle S=k_B\,\ln W} och förstå vad Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle W} innebär
  • förstå den klassiska defintionen av entropi, Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle dS=dq_{rev}/T} och kunna använda den i praktiska beräkningar
  • kunna ange kriterier för processers spontanitet i 1) isolerade system 2) system under konstant tryck och temperatur, samt applicera dessa kriterier
  • kunna utnyttja att entropin (och andra storheter) är en tillståndsfunktion för att dela upp komplicerade processer i beräkningsbara delsteg.
  • förstå nyttan med definitionerna av entalpi, Gibbs energi och kemisk potential


Enkomponentsystem

Studenten ska

  • kunna pricka in faserna (s), (l) och (g) i ett Tp-fasdiagram (alltså ett vanligt fasdiagram med tryck och temperatur på axlarna) samt veta vad faslinjerna, trippelpunkten och kritiska punkten betyder.
  • beskriva hur ett system ser ut i en given punkt i ett Tp-fasdiagram samt kunna beskriva hur det förändras längs en ”resa” i fasdiagrammet.
  • veta vad som menas med smältpunkt och kokpunkt (för ett givet tryck)
  • veta vilka ekvationer som används för att beräkna faslinjerna samt principen för hur de används.
  • kunna använda den integrerade versionen av Clausius-Clapeyrons ekvation för att beräkna nya punkter på faslinjerna
  • veta relationen mellan Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_{\alpha\rightarrow\beta}S} och Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_{\alpha\rightarrow\beta}H} då denna sker reversibelt (t.ex. vid normala kokpunkten).

Blandningar

Studenten ska

  • med säkerhet kunna teckna molbråket för ett ämne i en blandning samt kunna göra omvandlingar mellan viktsprocent och molbråk.
  • förstå begreppen ”ideal lösning” och ”idealt utspädd” lösning.
  • förstå hur och varför den kemiska potentialen ändras med koncentrationen för ett ämne i en ideal lösning.
  • med säkerhet skilja på betydelsen av begreppen ”ideal gas” och ”ideal lösning”.
  • kunna använda Raoults lag för att beräkna ångtrycket över en ideal lösning från sammansättningen och vice versa.
  • förstå begreppen aktivitet och aktivitetsfaktorer samt veta hur dessa är relaterade till ångtrycket över ett ämne i en blandning.
  • kunna avgöra om smältpunkt och kokpunkt ökar eller minskar vid tillsats av främmande ämne, förklara varför ändringen sker, samt kunna utföra enkla beräkningar med hjälp av motsvarande formler.
  • förstå uppkomsten av osmotiskt tryck samt kunna utföra enkla beräkningar med hjälp av ekvationen för osmotiskt tryck.

Kemisk jämvikt

  • känna till begreppet standardtillstånd och veta de vanligast använda standardtillstånden för gas, fast ämne, vätska och löst ämne
  • med säkerhet kunna teckna den termodynamiska jämviktskontanten K för en reaktion, och härvid använda rätt uttryck för aktiviteten för förekommande faser
  • med säkerhet kunna relatera den termodynamiska jämviktskonstanten K till ändringen i Gibbs energi
  • kunna skilja på betydelserna av Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_r G} och Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_r G^\circ}
  • förstå betydelsen av orden ”exoterm” och ”endoterm” samt veta hur K beror av temperaturen i det ena eller andra fallet.
  • kunna avgöra om en jämviktssammansättning i gasfas är tryckberoende eller inte utifrån reaktionens stökiometri.
  • kunna använda Le Chateliers princip
  • kunna relatera Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_r H} , Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_r S} och Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \Delta_r G} till varandra


Ytkemi

Studenten ska

  • kunna förklara begreppen ytspänning och adsorption och deras orsaker och konsekvenser
  • förstå begreppen Gibbs ytenergi, vätning, kontaktvinkel och kapillärstigning och kunna göra kvalitativa och kvantitativa förutsägelser involverande dessa begrepp
  • känna till grundläggande egenskaper hos surfaktantlösningar och förstå varför och när miceller och andra aggregat bildas
  • kunna förklara utifrån fysikaliska principer hur kolloidala system, som t.ex. suspensioner och emulsioner, kan vara kinetiskt stabila, samt hur stabiliteten beror på olika faktorer
  • kunna beskriva grundläggande fenomen och tillämpningar som bygger på ytkemiska principer, som t.ex. molnbildning, detergenter, såpfilmer, flotation, emulgeringsmedel

Krav för högre betyg (4:a och 5:a)

För högre betyg krävs en djupare förståelse av alla ovanstående begrepp, samt det övriga innehållet i kursen. Dessutom krävs utökade färdigheter i att hantera dem matematiskt, t.ex.

  • ställa upp differentiella samband och integrera dem med korrekt hantering av start- och sluttillstånd. Detta kan gälla alla delar av kursen, t.ex. adiabatiska processer för ideal gas, volymsändringar för vätskor, T(p) för fasjämvikter etc.
  • utnyttja definitioner och ekvationer för att härleda nya samband som kan användas för att beräkna det som efterfrågas
  • ställa upp samband i linjär form och utföra linjär regression på miniräknaren för att bestämma termodynamiska storheter
  • lösa mer komplicerade ekvationer (även numeriskt eller grafiskt)

Dessutom krävs förmågan att

  • kombinera olika delar av termodynamiken för att lösa mer avancerade problem
  • tydligt definiera vilka antaganden man gör och under vilka förutsättningar de gäller
  • resonera om giltigheten för de modeller man använder
  • diskutera fördelar och nackdelar med olika tillämpningar av termodynamik och ytkemi

I ytkemin tillkommer beräkningar med Kelvins ekvation, Gibbs adsorptionsekvation och DLVO-ekvationen.

Extentor

Extentor för KFKA01 (andra kursböcker men ungefär samma innehåll)