Hoofdstuk 7: Chemische thermodynamica Flashcards
Wat houdt de term energie in?
Energie is het vermogen om arbeid te verrichten (inclusief warmte te leveren). De SI-eenheid voor energie, arbeid en warmte is de Joule (J).
Welke verschillende vormen van energy zijn er te onderscheiden?
inetische energie, potentiële energie, chemische energie, maar ook elektrische energie, elastische energie, kernenergie en stralingsenergie. In beginsel kunnen alle vormen van energie in elkaar worden omgezet.
Waarom kan er nooit energie verbruikt of geproduceerd worden?
Altijd geldt de wet van behoud van energie: er kan geen energie verloren gaan of uit het niets te voorschijn komen. Deze wet houdt in dat er nooit sprake kan zijn van energieverbruik of energieproductie, zoals in het dagelijks leven wel eens wordt gezegd, maar uitsluitend van energieomzettingen
Wat is de eerste hoofdwet van de thermodynamica?
Het principe van de constante hoeveelheid energie is geformuleerd in de eerste hoofdwet van de thermodynamica: In een geïsoleerd systeem is de inwendige energie constant.
Welke systemen onderscheiden we in de thermodynamica en wat zijn hun kenmerken?
– Een open systeem is een systeem dat zowel materie als energie (via warmte en/of arbeid) kan uitwisselen met de omgeving.
– Een gesloten systeem is een systeem dat alleen energie kan uitwisselen met de omgeving.
– Een geïsoleerd systeem is een systeem dat noch materie, noch energie kan uitwisselen met de omgeving.
Wat is de inwendige of interne energie U?
Inwendige energie De totale hoeveelheid energie van een systeem noemen we de inwendige of interne energie U. Tot de totale hoeveelheid energie van een systeem rekenen we alle vormen van energie.
ΔU > 0 is dit proces endo- of exotherm?
Het systeem neemt energie op (vanuit de omgeving), dus de inwendige energie van het systeem neemt toe: het proces is endotherm (endo = in).
ΔU < 0 is dit proces endo- of exotherm?
Het systeem staat energie af (aan de omgeving), dus de inwendige energie van het systeem neemt af: het proces is exotherm (exo = uit).
We spreken van macroscopisch niveau als we … We spreken van microscopisch (of moleculair) niveau als we …
We spreken van macroscopisch niveau als we de waarneembare stof bedoelen, de stof zoals die zich aan ons voordoet. We spreken van microscopisch (of moleculair) niveau als we de stof zien als een enorme verzameling moleculen.
Is arbeid dat op een systeem wordt verricht positief of negatief? En arbeid die door het systeem wordt verricht?
We definiëren arbeid die op het systeem wordt verricht als positief (omdat het systeem hierbij in energie toeneemt: compressie) en arbeid die door het systeem wordt verricht als negatief (omdat het systeem hierbij energie verliest: expansie)
Arbeid, die vaak voorkomt bij chemische processen, is volumearbeid bij expansie of compressie.
Wat is hiervan de formule?
w = –p ΔV
w (arbeid)
p (druk)
ΔV (verandering in volume)
De inwendige energie van een systeem is ook te veranderen door de temperatuur te veranderen. Als er warmte wordt toegevoerd is q … en als er warmte vrijkomt (het systeem verlaat) is q …
De inwendige energie van een systeem is ook te veranderen door de temperatuur te veranderen. Als er warmte wordt toegevoerd is q positief en als er warmte vrijkomt (het systeem verlaat) is q negatief.
q = warmte
Wat is een isochoor proces?
Vindt een proces plaats bij constant volume (isochoor proces), dan wordt er geen volumearbeid verricht (ΔV = 0). De verandering van de inwendige energie van het systeem is dan gelijk aan de bij constant volume uitgewisselde warmte, hetgeen we aangeven door q de index V te geven:
qV = ΔU
Wat is een isobaar proces?
Wanneer een proces verloopt onder constante druk (isobaar proces) geven we de opgenomen of afgegeven warmte aan met de index p bij q. Onder zulke omstandigheden is de verrichte volumearbeid niet nul (ΔV ≠ 0) en de verandering van de inwendige energie van het systeem is dan niet precies gelijk aan de bij constante druk uitgewisselde warmte:
qp = ΔU + p ΔV
Welke druk wordt er bij de meeste chemische reacties gebruikt?
De meeste chemische reacties en processen in het milieu vinden plaats bij constante druk, namelijk bij atmosferische druk.
Wat is enthalpie en met welk symbool geven we het aan?
In de thermodynamica is een speciale grootheid enthalpie met symbool H (H = U + pV) gedefinieerd zodat geldt:
qp = ΔU + p ΔV = ΔH
Onder welke omstandigheden worden de ΔH-waarde (enthalpie) meestal opgegeven?
ΔH-waarden zijn direct evenredig met de hoeveelheid reactanten en producten en afhankelijk van de druk en de temperatuur. ΔH-waarden worden daarom altijd opgegeven per mol stof voor standaardomstandigheden (p = p0 en T = 298 K).
Wat is de verdampingsenthalpie van water in de volgende vergelijking?
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH0 = − 890,7 kJmol−1
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g) ΔH0 = − 802,3 kJmol−1
Het verschil in ΔH-waarden voor deze twee reacties is de hoeveelheid energie die nodig is om 2 mol water bij 298 K te verdampen; de verdampingsenthalpie van water is 44,2 kJ mol–1.
Zijn de volgende processen endotherm of exotherm?
- Smelten
- Verdampen
- Stollen
- Rijpen
- Sublimeren
- Condenseren
. Smelten, verdampen en sublimeren zijn endotherme processen.
Condenseren, stollen en rijpen zijn exotherme processen.
Waaruit bestaat een warmte meter?
Een warmtemeter bestaat uit een goed geïsoleerd vat, dat deels is gevuld met water. In een apart vat kan een reactie plaatsvinden. Sommige reacties kunnen in het water zelf plaatsvinden. De energie die daarbij vrijkomt, wordt als warmte afgegeven aan het water.
Hou luidt de wet van Hess?
Het energieeffect van een chemische reactie is niet afhankelijk van de gevolgde weg (via welke tussenproducten een reactie verloopt), alleen van de begin- en eindtoestand.
Wat is de bindingsenthalpie?
De bindingsenthalpie ΔHb is de enthalpie die vrijkomt bij de vorming van een atoombinding uit de losse atomen in de gasfase, berekend per mol binding. Bindingsenthalpieën zijn altijd negatief: er komt altijd energie vrij bij het vormen van een binding.
Wat is de bindingsdissociatie-enthalpie?
De enthalpie die nodig is om een binding te splitsen in losse atomen per mol binding noemen we de bindingsdissociatie-enthalpie. Deze is uiteraard gelijk aan de negatieve bindingsenthalpie en dus altijd positief.
Wat is de standaardvormings enthalpie?
Onder de (standaard)vormingsenthalpie van een stof, aangegeven met ΔHf0 (f van formation) verstaan we de enthalpieverandering bij de vorming van één mol van die stof uit de elementen in de standaardtoestand. De standaardtoestand is voor ieder element gedefinieerd als de meest stabiele vorm onder standaardomstandigheden.
Wat is de definitie van exergie?
De maximale hoeveelheid arbeid die ergens uit gewonnen kan worden bij het op een reversibele manier in evenwicht brengen met de omgeving. Exergie wordt in de praktijk gebruikt als ander woord voor ‘kwaliteit van energie’.
Wanneer zet zich een dynaimsch evenwicht in?
Chemische of fysische processen gaan niet altijd één kant op, ze kunnen ook in tegengestelde richting verlopen. Beide processen kunnen zelfs gelijktijdig plaatsvinden, waardoor een dynamisch evenwicht ontstaat.
Wat is entropie?
Entropie is een maat voor de spreiding van deeltjes en energie; hoe groter deze spreiding, des te groter de entropie. Een toestand met een volledig gelijkmatige spreiding van deeltjes en energie heeft een maximale entropie. Dit is de andere drijfveer achter chemische en fysische processen, het streven naar een maximale entropie S .
Welke verdelings neiging hebben deeltjes van nature?
Door hun bewegingen vertonen deeltjes (moleculen, atomen, ionen) van nature een gelijkmatige spreiding, zowel in de plaatsen die ze innemen (een gelijkmatige spreiding van deeltjes over de ruimte) als in hun manieren van beweging (een gelijkmatige spreiding van energie over de deeltjes).
Wanneer is de entropie S groter in een systeem?
We noemen de entropie S van een systeem groter naarmate er meer wanorde heerst of naarmate er meer mogelijkheden zijn de toestand van het systeem op moleculair niveau te realiseren.
Wat is de tweede hoofdwet van de thermodynamica?
Een fysisch of chemisch proces kan slechts verlopen als de totale entropie, dat is de entropie van het systeem en die van de omgeving (in totaal een geïsoleerd systeem), toeneemt.
Wat is de derde hoofdwet van de thermodynamica?
Bij het absolute nulpunt is de entropie van elke stof gelijk aan nul.
Wat gebeurt er met de entropie van een stof als deze afkoelt?
Naarmate een stof afkoelt, neemt zijn inwendige energie af en neemt het aantal realiseringsmogelijkheden af. Bij het absolute nulpunt, T = 0 K, zijn de deeltjes perfect geordend en is er slechts één realiseringsmogelijkheid: W = 1. De entropie van de stof is dan:
S = k ln W = k ln 1 = 0
Welke 2 begrippen maakt de vrije enthalpie of Gibbsenergie (G) gebruik van?
Om chemische reacties goed te kunnen beschrijven dient er gebruik te worden gemaakt van zowel het enthalpiebegrip (1) als het entropiebegrip (2). Daartoe kan het best een nieuwe grootheid worden gebruikt de vrije enthalpie of Gibbsenergie G.
Wat is de formule voor de Gibbsenergie?
