Θερμοδυναμική Ι
Σογομών Μπογοσιάν
ΘΕΜΕΛΙΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ. Ορισμοί και έννοιες. Θερμοδυναμικά συστήματα και μεταβλητές. Μηδενικός Νόμος και θερμοκρασία. Γενικευμένο έργο. Εσωτερική ενέργεια και 1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής για κλειστό σύστημα. Θερμότητα. Ο 1ος Νόμος σε διαφορική μορφή. Αυθόρμητες και μη αυθόρμητες διεργασίες. Εντροπία και 2ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Αντιστρεπτότητα. Μεταβολή εντροπίας συστήματος/ περιβάλλοντος. Ανισότητα Clausius. Βασική θερμοδυναμική εξίσωση σε αναπαράσταση εσωτερικής ενέργειας. Κυκλικές διεργασίες. Μετασχηματισμοί Legendre, άλλες θερμοδυ-ναμικές συναρτήσεις. Ενθαλπία, Ελεύθερη Ενέργεια Helmholtz, Ελεύθερη Ενέργεια Gibbs. Χημικό δυναμικό. Θεώρημα Euler, εξισώσεις Maxwell. Απόλυτη εντροπία και 3ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Χαμηλές θερμοκρασίες.
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΜΟΓΕΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Εκφραση μετρήσιμων θερμο-δυναμικών μεγεθών μέσω παραγώγων των θερμοδυναμικών συναρτήσεων. Ειδική θερμότητα. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο και υπό σταθερή πίεση. Υπολογισμός μεταβολών θερμοδυναμικών συναρτήσεων για καθαρές ουσίες. Καταστατικές εξισώσεις αερίων. Πτητικότητα. Αρχή των αντιστοίχων καταστάσεων. Κρίσιμες συνθήκες. Ανηγμένες μεταβλητές.
ΙΣΟΡΡΟΠΙΕΣ ΦΑΣΕΩΝ ΓΙΑ ΚΑΘΑΡΕΣ ΟΥΣΙΕΣ. Γραμμομοριακές ιδιότητες. Γραμμομοριακή ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Κανόνας του Gibbs για την ισορροπία φάσεων. Θερμοδυναμική των μεταβάσεων φάσης: Τάση ατμών. Εξίσωση Antoine. Εξίσωση Clapeyron, εξίσωση Clausius-Clapeyron. Μεταβολή θερμοδυναμικών συναρ-τήσεων (ενθαλπίας και εντροπίας) αλλαγής φάσης. Μεταβάσεις φάσεων 1ης και 2ης τάξης. Μεταπτώσεις λάμδα.
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΕ ΑΝΟΙΚΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικευμένα ισοζύγια μάζας. Σχέση των ισοζυγίων με τους βασικούς νόμους της Θερμοδυναμικής. Εφαρμογές των ισοζυγίων σε απλά συστήματα (ιδανικά αέρια)
ΘΕΜΕΛΙΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ. Ορισμοί και έννοιες. Θερμοδυναμικά συστήματα και μεταβλητές. Μηδενικός Νόμος και θερμοκρασία. Γενικευμένο έργο. Εσωτερική ενέργεια και 1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής για κλειστό σύστημα. Θερμότητα. Ο 1ος Νόμος σε διαφορική μορφή. Αυθόρμητες και μη αυθόρμητες διεργασίες. Εντροπία και 2ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Αντιστρεπτότητα. Μεταβολή εντροπίας συστήματος/ περιβάλλοντος. Ανισότητα Clausius. Βασική θερμοδυναμική εξίσωση σε αναπαράσταση εσωτερικής ενέργειας. Κυκλικές διεργασίες. Μετασχηματισμοί Legendre, άλλες θερμοδυ-ναμικές συναρτήσεις. Ενθαλπία, Ελεύθερη Ενέργεια Helmholtz, Ελεύθερη Ενέργεια Gibbs. Χημικό δυναμικό. Θεώρημα Euler, εξισώσεις Maxwell. Απόλυτη εντροπία και 3ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Χαμηλές θερμοκρασίες.
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΜΟΓΕΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Εκφραση μετρήσιμων θερμο-δυναμικών μεγεθών μέσω παραγώγων των θερμοδυναμικών συναρτήσεων. Ειδική θερμότητα. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο και υπό σταθερή πίεση. Υπολογισμός μεταβολώ
ΘΕΜΕΛΙΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ. Ορισμοί και έννοιες. Θερμοδυναμικά συστήματα και μεταβλητές. Μηδενικός Νόμος και θερμοκρασία. Γενικευμένο έργο. Εσωτερική ενέργεια και 1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής για κλειστό σύστημα. Θερμότητα. Ο 1ος Νόμος σε διαφορική μορφή. Αυθόρμητες και μη αυθόρμητες διεργασίες. Εντροπία και 2ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Αντιστρεπτότητα. Μεταβολή εντροπίας συστήματος/ περιβάλλοντος. Ανισότητα Clausius. Βασική θερμοδυναμική εξίσωση σε αναπαράσταση εσωτερικής ενέργειας. Κυκλικές διεργασίες. Μετασχηματισμοί Legendre, άλλες θερμοδυ-ναμικές συναρτήσεις. Ενθαλπία, Ελεύθερη Ενέργεια Helmholtz, Ελεύθερη Ενέργεια Gibbs. Χημικό δυναμικό. Θεώρημα Euler, εξισώσεις Maxwell. Απόλυτη εντροπία και 3ος Νόμος της Θερμοδυναμικής. Χαμηλές θερμοκρασίες.
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΜΟΓΕΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Εκφραση μετρήσιμων θερμο-δυναμικών μεγεθών μέσω παραγώγων των θερμοδυναμικών συναρτήσεων. Ειδική θερμότητα. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο και υπό σταθερή πίεση. Υπολογισμός μεταβολώ
Εισαγωγή. Ορισμοί και βασικές έννοιες. Σύστημα. Τοιχώματα. Είδη συστημάτων. Εντατικές και Εκτατικές ιδιότητες. Κατάσταση Συστήματος. Κατάσταση Ισορροπίας.
Θερμοδυναμικές συναρτήσεις. Συναρτήσεις Καταστάσεως. Τέλεια διαφορικά. Ανάπτυξη τέλειου διαφορικού σε συνεισφορές. Παράγωγοι ομογενών συναρτήσεων.
Διάκριση τοιχωμάτων. Θερμική ισορροπία. Μηδενικός Νόμος. Θερμοκρασία. Έργο. Σύμβαση προσήμου. Έργο εκτόνωσης/συμπίεσης.
Αντιστρεπτή μεταβολή. Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος. Εσωτερική ενέργεια. Θερμότητα. Σύμβαση προσήμου θερμότητας. Εναλλακτικές διατυπώσεις του Πρώτου Νόμου. Ο Πρώτος Νόμος σε διαφορική μορφή.
Βασική θερμοδυναμική εξίσωση. Βασική θερμοδυναμική εξίσωση σε διαφορική μορφή. Εισαγωγή της Εντροπίας. Θερμοδυναμικοί ορισμοί p, T, μ. Δεύτερος Νόμος. Κριτήρια αυθόρμητων μεταβολών. Μεταβολή εντροπίας περιβάλλοντος.
Βασική Θερμοδυναμική εξίσωση σε αναπαράσταση εντροπίας. Σχέση του «-1». Μεταβολή εντροπίας για το Σύστημα, Εντροπία αντιστρεπτής μεταβολής. Ανισότητα του Clausius. Κριτήρια ισορροπίας. Θερμική ισορροπία.
Μηχανική ισορροπία. Ισορροπία σε ανοικτό σύστημα (κριτήριο με βάση το χημικό δυναμικό). Μέγιστο έργο. Θεωρήματα και σχέσεις μερικών παραγώγων (σχέση "του -1", σχέσεις αλλαγής σταθεράς, σχέση "του 1"). Μεταβολή Εντροπίας Συστήματος, Περιβάλλοντος, Σύμπαντος σε αντιστρεπτή μεταφορά Θερμότητας. Βασική Θερμοδυναμική εξίσωση σε κυκλική διεργασία κλειστού συστήματος. Εισαγωγική αναφορά στην ενθαλπία. Εισαγωγή Νέων Συναρτήσεων. Θεώρημα Euler, Θερμοδυναμικές Συναρτήσεις H, A, G. Σχέσεις Maxwell. Θερμοδυναμικές Καταστατικές Εξισώσεις.
Μετρήσιμα μεγέθη στη Θερμοδυναμική. Θερμοχωρητικότητα. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερή πίεση. Σχέση μεταξύ Cp και CV. Συντελεστής θερμικής διαστολής και συντελεστής ισόθερμης συμπιεστότητας. Εφαρμογή Hg. Μεθοδολογία υπολογισμού w, q, ΔU, ΔΗ και ΔS. Διεργασία σταθερής ροής. Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Εξίσωση Gibbs-Duhem. Εξίσωση Gibbs-Duhem για ομογενείς φάσεις ενός και δύο συστατικών.
Θερμοδυναμική αερίων. Το μοντέλο του ιδανικού αερίου. Αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά. Πραγματικά αέρια. Μοριακές αλληλεπιδράσεις. Ο παράγοντας συμπιεστότητας. Καταστατική εξίσωση Virial. Θερμοκρασία Boyle. Καταστατική εξίσωση Van der Vaals. Εξάρτηση της U από V. Πραγματικά αέρια. Πτητικότητα. Υπολογισμός πτητικότητας. Φαινόμενο Joule-Thompson. Κρυογενική. Συντελεστής Joule-Thompson. Γραμμομοριακές Ιδιότητες. Σχέσεις μερικών παραγώγων του μ. Συντελεστής πτητικότητας πραγματικών αερίων.
Εξάρτηση του χημικού δυναμικού από τις p, T. Δύο φάσεις ενός συστατικού σε ισορροπία. Ισορροπία φάσεων σε συστήματα ενός συστατικού. Λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης νερού (σχέση με w και ΔU). Σταθερότητα φάσεων. Βαθμοί ελευθερίας σε διφασική και τριφασική ισορροπία ενός συστατικού. Η εξίσωση Clausius-Clapeyron. Η περίπτωση της εξαέρωσης. Κανόνας Trouton. Μεταβολή της Ενθαλπίας μετασχηματισμού φάσης με την Τ. Εφαρμογές-Ασκήσεις.
Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Μεταπτώσεις Λάμδα.
Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα
Αρ. Επισκέψεων : 0
Αρ. Προβολών : 0
