Μάθημα : Φυσικοχημεία Ι

Ξεκινώντας την θεμελίωση της Θερμοδυναμικής περιγράψαμε τι είναι σύστημα και τι τοιχώματα (ή διαχωρίσματα) έχει (διαθερμικά ή αδιαβατικά, κινητά ή ακλόνητα, υπαρκτά ή νοητά) τα οποία καθορίζουν τους τρόπους αλληλεπιδράσεως με άλλα συστήματα. Αναφερθήκαμε στην έννοια της ισορροπίας την οποία διαπιστώνουμε όταν δεν παρατηρούνται αλλαγές στα χαρακτηριστικά (ιδιότητες) ενός συστήματος. Ο Μηδενικός Νόμος διαπιστώνει ότι η κατάσταση θερμικής ισορροπίας μεταξύ των συστημάτων Α και Β και μεταξύ των συστημάτων Α και Γ οδηγεί αναπόδραστα στην ισορροπία μεταξύ των Β και Γ. Εισαγάγαμε την έννοια της θερμοκρασίας ως ένδειξη της ισορροπίας και μιλήσαμε για το πώς μετρούμε θερμοκρασίες.

Περάσαμε μετά στις ανταλλαγές ενέργειας μεταξύ συστημάτων. Οι ανταλλαγές μπορεί να είναι άμεσα μετρήσιμες (μηχανικό έργο, ηλεκτρικό, κ.ά.) ή μπορεί να είναι άδηλο που όμως διαπιστώνεται από την αλλαγή της καταστάσεως ενός συστήματος. Με αφετηρία την αρχή διατήρησης της ενέργειας συμπεράναμε ότι μέσω διαθερμικών τοιχωμάτων υπάρχει άδηλη μεταφορά ενέργειας την οποία ονομάσαμε θερμότητα. Οπότε διατυπώσαμε τον 1ο Νόμο της Θερμοδυναμικής λέγοντας ότι η μεταβολή της ενέργειας ενός συστήματος είναι το άθροισμα μηχανικού έργου και θερμότητας που προσφέρεται σε ένα σύστημα ΔU = w + q. Εξετάσαμε την περίπτωση ενός αερίου το οποίο υπόκειται σε μεταβολές όγκου υπό κάποια πίεση και καταλήξαμε στην σχέση dW = -P_{εξωτερική} dV. Σε μια πεπερασμένη μεταβολή όγκου το ολικό έργο που προσφέρεται σε ένα αέριο είναι το ολοκλήρωμα αυτού του διαφορικού, όπου πρέπει να γνωρίζουμε την σχέση μεταξύ πιέσεως (που είναι η εξαρτημένη μεταβλητή) και του όγκου (που είναι η ανεξάρτητη μεταβλητή σε αυτή τη διαδικασία). Έτσι φτάσαμε στις έννοιες των τέλειων διαφορικών (π.χ. dU, dP, dV) και μη τέλειων διαφορικών (π.χ. dW, dq).

Καταγραφή διαλέξεως: 1η ώρα, 2η ώρα

Βιβλιογραφία:
Κατσάνος: 77-88
Άτκινς: 31-38

Άσκηση 5. Σε ένα αέριο ασκείται εξωτερική πίεση η οποία μεταβάλλεται με τον όγκο του αερίου ως εξής: P = P₁ - a (V-V₁). Να υπολογίσετε το έργο που προσφέρεται στο αέριο όταν ο όγκος αλλάζει από V₁ σε V₂.