Θερμοδυναμική Ι

Θεμελίωση της Χημικής Θερμοδυναμικής

Στόχοι Μαθήματος

Με τη μελέτη του μαθήματος αυτού, ο φοιτητής θα μπορεί:1) να περιγράφει το αντικείμενο, τα θεμέλια και τις βασικές έννοιες της Θερμοδυναμικής και να γράφει και αναπτύσσει τους βασικούς Νόμους πάνω στους οποίους εδράζεται αυτή2) να κατανοεί την ανάπτυξη της Θερμοδυναμικής, μέσω της Βασικής Θερμοδυναμικής Εξίσωσης, των Νόμων αυτής καθώς και μαθηματικών εργαλείων3) να μελετά εφαρμογές, όπως υπολογισμούς μεταβολών θερμοδυναμικών ιδιοτήτων σε απλές διεργασίες4) να περιγράφει τη φυσικοχημεία μεταβολών φάσης κατανοώντας έννοιες όπως η λανθάνουσα θερμότητα και η τάση ατμών και να κάνει σχετικούς υπολογισμούς

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα.Οι φοιτητές πρέπει να έχουν γνώση διαφορικών εξισώσεων και απλών ολοκληρωμάτων

Περιεχόμενα

ΘΕΜΕΛΙΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ. Ορισμοί και έννοιες. Θερμοδυναμικά συστήματα και μεταβλητές. Μηδενικός Νόμος και θερμοκρασία. Γενικευμένο έργο. Εσωτερική ενέργεια και 1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής για κλειστό σύστημα. Θερμότητα. Ο 1ος Νόμος σε διαφορική μορφή. Αυθόρμητες και μη αυθόρμητες διεργασίες. Εντροπία και 2ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Αντιστρεπτότητα. Μεταβολή εντροπίας συστήματος/ περιβάλλοντος. Ανισότητα Clausius. Βασική θερμοδυναμική εξίσωση σε αναπαράσταση εσωτερικής ενέργειας. Κυκλικές διεργασίες. Μετασχηματισμοί Legendre, άλλες θερμοδυ-ναμικές συναρτήσεις. Ενθαλπία, Ελεύθερη Ενέργεια Helmholtz, Ελεύθερη Ενέργεια Gibbs. Χημικό δυναμικό. Θεώρημα Euler, εξισώσεις Maxwell. Απόλυτη εντροπία και 3ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Χαμηλές θερμοκρασίες.   ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΜΟΓΕΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Εκφραση μετρήσιμων θερμο-δυναμικών μεγεθών μέσω παραγώγων των θερμοδυναμικών συναρτήσεων. Ειδική θερμότητα. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο και υπό σταθερή πίεση. Υπολογισμός μεταβολών θερμοδυναμικών συναρτήσεων για καθαρές ουσίες. Καταστατικές εξισώσεις αερίων. Πτητικότητα. Αρχή των αντιστοίχων καταστάσεων. Κρίσιμες συνθήκες. Ανηγμένες μεταβλητές. ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΚΑΘΑΡΕΣ ΟΥΣΙΕΣ. Γραμμομοριακές ιδιότητες. Γραμμομοριακή ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Κανόνας του Gibbs για την ισορροπία φάσεων. Θερμοδυναμική των μεταβάσεων φάσης: Τάση ατμών. Εξίσωση Antoine. Εξίσωση Clapeyron, εξίσωση Clausius-Clapeyron. Μεταβολή θερμοδυναμικών συναρ-τήσεων (ενθαλπίας και εντροπίας) αλλαγής φάσης. Μεταβάσεις φάσεων 1ης και 2ης τάξης. Μεταπτώσεις λάμδα. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΑΝΟΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικευμένα ισοζύγια μάζας. Σχέση των ισοζυγίων με τους βασικούς νόμους της Θερμοδυναμικής. Εφαρμογές των ισοζυγίων σε απλά συστήματα (ιδανικά αέρια)