Μάθημα : Φυσικοχημεία Ι

Αναφέραμε τις αρχές των Clausius και Planck ως κάποιες από τις διατυπώσεις του 2ου νόμου της Θερμοδυναμικής. Μετά εξετάσαμε την αντιστρεπτή θερμική μηχανή του Carnot στην οποία ο λόγος της μεταφερόμενης θερμότητας προς την θερμοδυναμική (απόλυτη) θερμοκρασία έχει χαρακτηριστικά τέλειου διαφορικού (καταστατική ιδιότητα, δεν εξαρτάται από τον δρόμο που ακολουθεί μια διεργασία, όπως συμβαίνει με την θερμότητα ή το έργο). Η ιδιότητα που προκύπτει ονομάζεται εντροπία και συμπληρώνει τον πρώτο νόμο (dU = dq + dw) για αντιστρεπτές διεργασίες αντικαθιστώντας το dq με T dS και, χρησιμοποιώντας το -P dV για το dw, προκύπτει η θεμελιώδης εξίσωση θερμοδυναμικού συστήματος dU = T dS - P dV η οποία ισχύει για οποιαδήποτε διεργασία, αντιστρεπτή ή μη αντιστρεπτή.

Είδαμε την σημασία της θεμελιώδους εξισώσεως η οποία είναι συνάρτηση 2 μεταβλητών (S και V), αλλά περιέχει πληροφορίες για όλες τις υπόλοιπες ενός συστήματος π.χ. P, T, C_P κλπ.

Συζητήσαμε την απόδοση θερμικών μηχανών όταν μετατρέπουν μέρος της διαθέσιμης θερμότητας σε έργο ή χρησιμοποιούν έργο για την μεταφορά θερμότητα από ψυχρό σε θερμό σώμα.

Είδαμε ένα πρώτο παράδειγμα χρήσεως της εντροπίας στον προσδιορισμό της θερμοχωρητικότητας. Η διαδικασία αποτέλεσε καλό παράδειγμα και της χρησιμότητας των αλλαγών μεταβλητών.

Καταγραφή διαλέξεως: 1η ώρα, 2η ώρα

Βιβλιογραφία:

Κατσάνος: 88-90

Άτκινς: 73-77, 78-83

Γιαννακόπουλος: 67-83

Silbey, Alberty, Bawendi: 74-78

Άσκηση 9. Μια θερμική μηχανή τύπου Carnot τίθεται σε λειτουργία ώστε να μεταφέρει θερμότητα από μια δεξαμενή θερμότητας θερμοκρασίας 5 °C σε δεξαμενή θερμότητας 21 °C. Ποιο είναι το μέγιστο ποσό θερμότητας που μπορεί να αφαιρέσει η μηχανή  από την πρώτη δεξαμενή αν της προσφέρουμε έργο ίσο με 1000 J; Αν αντιστρέψουμε την λειτουργία της μηχανής ποιο είναι το ελάχιστο ποσό θερμότητας που πρέπει να πάρει η μηχανή από την δεξαμενή των 21 °C ώστε να προσφέρει έργο 1000 J;

Άσκηση 10. Να υπολογίσετε την μεταβολή της εντροπίας 3 mol αργού τα οποία θερμαίνονται υπό σταθερό όγκο από 27 °C σε 542 °C.