Φυσικοχημεία Ι (414)

Εξετάσαμε ένα σύστημα (θερμική μηχανή) το οποίο μεσολαβεί μεταξύ δύο δεξαμενών θερμότητας και μιας δεξαμενής έργου σκοπός του οποίου είναι η μετατροπή θερμότητας σε έργο. Ακολουθώντας τον κύκλο Carnot (Καρνό) με 4 αντιστρεπτά στάδια, 2 ισόθερμα και 2 αδιαβατικά, είδαμε την εξάρτηση της αποδόσεως από τις θερμοκρασίες των 2 δεξαμενών θερμότητας και διαπιστώσαμε την ύπαρξη μιας ποσότητας που είναι τέλειο διαφορικό, δηλ. στην κυκλική διεργασία είχε ολοκλήρωμα 0. Η εντροπία S που ορίστηκε μέσω της σχέσεως dS = dq_rev/T , συμπλήρωσε την έκφραση του dU και έδωσε μια σχέση που ισχύει για κάθε διεργασία, είτε αντιστρεπτή είτε όχι: Η θεμελιώδης εξίσωση θερμοδυναμικού συστήματος dU = T dS - P dV. Προέκυψε πληθώρα σχέσεων για dH, C_V, C_P, σχέσεις Maxwell, καταστατικές εξισώσεις. Είδαμε με παράδειγμα ότι σε αυθόρμητη, μη αντιστρεπή διεργασία η ολική μεταβολή της εντροπίας είναι θετική.

Αναπαραγωγή της διαλέξεως.

Βιβλιογραφία:
Κατσάνος: 86-91
Γιαννακόπουλος: 71-83
Atkins (11η): 80-88
Silbey: 74-80
Dunning-Davies: 25-34
Reid: 22-27
Levine: 78-87

Άσκηση 10:
Μονοατομικό ιδανικό αέριο μάζας n mol, θερμοκρασίας T₁ και πιέσεως P₁ υποβάλλεται σε διαδοχικές διεργασίες με τις εξής ενδιάμεσες συντεταγμένες: αντιστρεπτή, ισόθερμη, διαθερμική μέχρι P₂, αντιστρεπτή αδιαβατική μέχρι T₃, αντιστρεπτή ισοβαρή μέχρι Τ₄. Να υπολογίσετε τις μεταβολές εσωτερικής ενέργειας, ενθαλπίας, και εντροπίας, έργο και θερμότητα σε κάθε ένα από τα στάδια της διεργασίας.