1.6 Thermodynamica Flashcards
energie
1) vermogen om arbeid te verrichten. = geordende overdracht
2) vermogen om wartme te produceren = ongeordende overdracht
arbeid = W
warme = q
1J
1 cal = 4,18 J
1 Cal = 4180 J
1 kilowattuur kWh = 3,6 x 10^6 J
totale energie
= inwendige energie U
- Ekin
- Epot
soorten systemen
het objeect = het syteem
- grens : reeël of denkbeeldig
het universum = al de rest
1) open systeem
- geen isolatie
- volledige overdracht
-> materie, energie (arbeid & warmte)
2) gesloten syseem
- enkel overdracht van energie (arbeid & warmte)
3) adiabatisch systeem
- thermische isolatie
- enkel overdracht van arbeid
4) geïsoleerd systeem
- geen overdracht
- volledige overdracht
temperatuur
1) temperatuur
= gemiddelde Ekin van een systeem
°C = K + 273
K = 0 = absolute 0-punt ≠ beweging van de deeltjes
2) warmte
= energie dat nodig voor warmte veranderingen
= energie-transfer
-> probeert altijd thermisch evenwicht te bereiken
1e hoofdwet van de thermodynamica
= wet van behoud van totale energie
= totale energie in het universum is constant
= geen energie gaat verloren of wordt gecreeërd
-> endo-energetisch = energie aan omgeving afstaan -> Qsys>0
-> exo-energetisch = energie opnemen van omgeving -> Qsys<0
ΔU = q + W
energieveranderingen bij fysische omzettingen
Vast
-> molaire smeltenthalpie
vloeibaar
-> molaire verdampingsenthalpie
gasvormig
–> molaire sublimatie enthalpie
= energie nodig voor het verbreken van de intermoleculaire kachten
vb: water heeft hoge waarden door H-bruggen
Inwendige energie = U = toestandsfunctie
afhankelijk van:
- chemische identiteit
- fysich voorkomen
- # mol
- omgevingsfactoren p, T, … -> ideale gaswet pV = nRT
arbeid & warmte ≠ toestandsfunctie
enthalpie
bij p = constante
ΔU = q + W
-> q = ΔU + >
-> H = U + pV
bij p ≠ contante
-> ΔH = ΔU + pΔV
–> IN BOEKJE
bij een systeem zonder arbeid van druk & volume veranderingen
= enthalpie veranderingen = veranderingen van warmte
ΔH = Hreagens - Hreagentia
= thermochemische reactievergelijking
= extensief = afhankelijk van hoeveelheid mol
-> bij standaardcondities = ΔrH0
wet van Hess
gekende veranderingen van ΔrH0 van deel reacties
-> toepassen op reactie met meerdere stappen
= de som van ΔrH0
standaardsvorming enthalpie
ΔfH0
= enthalpieveranderingen bij de vorming van een stof
ΔfH0 < 0 = stabiel
ΔfH0 > 0 = onstabiel
ΔrH0 = som ΔfH0 reactieproducten - ΔfH0 uitgansstoffen
bindingsdissociatie engergie
D
= bindingsenergie
= energie die vrijkomt bij het breken van een binding
ΔrH0 = -D
ΔrH0 = som gebroken bindingen - som gevormde bindingen
entropie
absoluut 0 punt = perfect kristal
mircotoestand = aantal manieren waarop een macrotoestand kan voorkomen
waarschijnlijkheid macrotoestand = #microtoestanden / #totaal aantal toestanden
S = k lnW
k = boltzmanconstante
W = microtoestanden
–> IN BOEKJE
toestandfunctie
ΔS = Sreagens - Sreagentia
-> reactie-entropie = ΔrS
afhankelijk van
- volume
- temperatuur
- aggregatietoestand
- aantal deeltjes
- complexiteit molecule
2e hoofdwet van de thermodynamica
ΔS tot = ΔS omgeving + ΔS sys
–> ΔS omgeving = -ΔHsys/T
ΔS tot = ΔS sys - ΔHsys/T
–> x T
ΔS tot x T = ΔS sys x T - ΔHsys
–> ΔS sys x T - ΔHsys = Gibsvrije energie = G
ΔS tot x T = ΔG
ΔG = ΔH - TΔS
ΔGsys < 0 = spontaanprocess
–> IN BOEKJE
-> standaardvormings Gibs = ΔfG0
ΔfG0 = ΔrG0reactieproducten - ΔrG0uitgansstoffen
3e hoofdwet van de thermodynamica
perfect kristalijne stof bij T = 0
-> S = 0
- standaadrentropie S0 = absoluut
= bij standaardomstandigheden
ΔrS = S reactieproducten - ΔS uitgangsstoffen - reactie enthalpie = ΔrH0 = relatief
sponaniteit van reacties
ΔG = ΔH - TΔS moet kleiner als 0 zijn voor een spontane reactie
1) ΔH < 0 & ΔS < 0
reactie is spontaan als temperatuur laag genoeg is
2) ΔH > 0 & ΔS < 0
reactie is nooit spontaan
3) ΔH > 0 & ΔS > 0
reactie is spontaan als temperatuur hoog genoig is
4) ΔH < 0 & ΔS > 0
reactie is altijd spontaan
medisch toegepast : metabolisme
anabolisme = synthese = endotherm
katabolisme = afbraak = exotherm
energie eten -> anabolisme -> energie opslaan -> katabolisme -> energie gebruiken
1) suikers
C6H12O6 <=> 6 CO2 + 6 H20 + 17Kj per g
- glycogenese: glucose door insuline omzetten naar glycogeen
- glycogenoluse: glycogeen door glucagon & adrenaline omzetten in glucose
2) vetten
= triglyceriden
-> in vetdruppels (adipocyten)
-> in transport = lipoproteïnen met cholesterol
3) voor warmte regulatie
temperatuur = 37°C
-> hypothermie = te koud = beven
-> hyperthermie = te warm = zweten
medisch toegepast : sponaniteit van biologische systemen
ΔG = ΔG0 + RTlnQ
-> Q = verhouding uitgangsstoffen/beginstoffen
spontane reacties aan niet spontane reacties koppelen
ATP -> ADP + Pi + 31Kj
1) anabolisme
ATP + A + B -> ADP + AB
2) katabolisme
ADP + AB -> ATP + A + B
