chp2 thermodynamics Flashcards
what makes up a Σύμπαν (μονωμένο σύστημα)
Σύστημα + Περιβάλλον
what is a Θερμοδυναμικό σύστημα
= μία διάταξη ή συνδυασμός διατάξεων, που περιέχει την υπό μελέτη ποσότητα μάζας.
—> Ουσιαστικά είναι ένα υλικό τμήμα του σύμπαντος, που μπορεί να εξεταστεί ξεχωριστά από το περιβάλλον του και διαχωρίζεται από το υπόλοιπο σύμπαν μέσω φυσικών ή φανταστικών ορίων.
define Όγκος ελέγχου
Περιλαμβάνει την υπό εξέταση μάζα και τις διατάξεις που την περιβάλλουν. Διαχωρίζει το θερμοδυναμικό σύστημα από το περιβάλλον, μέσω της διαχωριστικής επιφάνειας.
—> Οτιδήποτε εκτός όγκου ελέγχου ανήκει στο εξωτερικό περιβάλλον.
describe and name the 5 types of thermodynamic systems
✓ Ανοιχτό: είναι δυνατή η συναλλαγή μάζας και ενέργειας με το περιβάλλον.
✓ Κλειστό: καμία συναλλαγή μάζας με το περιβάλλον δεν είναι δυνατή, αλλά είναι δυνατή η συναλλαγή ενέργειας.
✓ Μονωμένο: δεν είναι δυνατή καμία συναλλαγή μάζας και ενέργειας (έργου ή θερμότητας) με το περιβάλλον.
✓ Αδιαβατικό κλειστό: δεν είναι δυνατή η συναλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον, αλλά είναι δυνατή η συναλλαγή έργου (εκτόνωση ή συμπίεση).
✓ Μηχανικώς κλειστό: δεν είναι δυνατή η συναλλαγή έργου με το περιβάλλον, αλλά είναι δυνατή η συναλλαγή θερμότητας.
can a system have different thermodynamic states?
Ένα σύστημα μπορεί να περιέχει μάζα 1+ συστατικών σε μία ή περισσότερες φάσεις.
Κάθε φάση χαρακτηρίζεται από διαφορετικές τιμές των καταστατικών μεγεθών (πίεση, θερμοκρασία, όγκος) και βρίσκεται σε διαφορετική θερμοδυναμική κατάσταση.
when are 2 components considered in the same thermodynamic states
Για ίδιες θερμοδυναμικές καταστάσεις, τα καταστατικά μεγέθη έχουν τις ίδιες τιμές, ανεξάρτητα από τον τρόπο που επιτεύχθηκε η κατάσταση αυτή.
define Καταστατικό μέγεθος
= Κάθε μεταβλητή (variable) που περιγράφει τη φάση ενός σώματος σε ένα θερμοδυναμικό σύστημα, η οποία εξαρτάται μόνο από τη θερμοδυναμική κατάσταση του σώματος και όχι από τον τρόπο με τον οποίο έχει επιτευχθεί η συγκεκριμένη θερμοδυναμική κατάσταση
name the 3 types of καταστατικό μέγεθος
- Εντατικά μεγέθη είναι αυτά η τιμή των οποίων δεν εξαρτάται από το μέγεθος του συστήματος —> P, T, ρ, σ.ζ., σ.τ.
- Εκτατικά μεγέθη είναι αυτά η τιμή των οποίων εξαρτάται από την περιεχόμενη ποσότητα ύλης ή τις διαστάσεις του σώματος (μέγεθος συστήματος) –> m, V, U, H, S, G
- Ειδικά μεγέθη είναι εκτατικά μεγέθη η τιμή των οποίων εκφράζεται ανά μονάδα μάζας, όγκου ή mol —> v, u, h, s, g
define when Θερμοδυναμική ισορροπία is reached by a system
όταν οι θερμοδυναμικές μεταβλητές (p, V, T) που το περιγράφουν δεν μεταβάλλονται με τον χρόνο, έχουν δηλαδή την ίδια τιμή σε όλη την έκταση του συστήματος.
what are the θερμοδυναμικές μεταβλητές του ιδανικού αερίου + what do they describe
- πίεση (p)
- όγκος (V)
- θερμοκρασία (Τ)
= used to describe the συμπεριφορά μιας ποσότητας αερίου
define/compare Θερμοδοχείο vs ψυχροδοχείο
- Θερμοδοχείο = ένα σώμα, το οποίο έχει την ικανότητα να αποβάλει επ’ άπειρον θερμότητα, χωρίς να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του.
- ψυχροδοχείο = ένα σώμα που απορροφά θερμότητα, χωρίς να αυξάνεται η θερμοκρασία του
what’s the pressure formula
p = F/A
–> Pa = N/m2
what is temperature and what is its value a result of?
Θερμοκρασία (Κ): είναι ένα φυσικό μέγεθος που συνδέεται με τη θερμική κατάσταση των διαφόρων σωμάτων και συνεπώς, με τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων ενός συστατικού.
= αποτέλεσμα της ύπαρξης θερμοκρασιακών διαφορών μεταξύ δύο διαφορετικών σωμάτων και η ροή θερμότητας γίνεται πάντοτε από το θερμό προς το ψυχρό σώμα.
what is the Μηδενικός Νόμος Θερμοδυναμικής
= Δύο σώματα που βρίσκονται σε θερμική ισορροπία με τρίτο σώμα, βρίσκονται σε θερμική ισορροπία και μεταξύ τους.
density formula
ρ = m/V ( kg/m3 )
what are the 3 things that need to be at equilibrium to get overall thermodynamic equilibrium?
- Θερμική ισορροπία: Ένα σύστημα βρίσκεται σε θερμική ισορροπία όταν σε κάθε σημείο του η θερμοκρασία είναι η ίδια, συνεπώς δεν υπάρχει μεταφορά θερμότητας εσωτερικά στο σύστημα. Η κοινή θερμοκρασία είναι τότε η θερμοκρασία συστήματος.
- Μηχανική ισορροπία: Είναι η κατάσταση ενός θερμοδυναμικού συστήματος κατά την οποία δεν εμφανίζεται καμία τάση μεταβολής της πίεσης του συστήματος με το χρόνο, σε κανένα σημείο του συστήματος και για όσο αυτό είναι μονωμένο από το περιβάλλον.
- Χημική ισορροπία: Είναι η κατάσταση ενός θερμοδυναμικού συστήματος κατά την οποία έχουν περατωθεί (completed) όλες οι χημικές αντιδράσεις των συστατικών του συστήματος (η χημική σύσταση δεν μεταβάλλεται, δηλ. οι συγκεντρώσεις των συστατικών παραμένουν σταθερές με τον χρόνο).
what does it mean if there are changes in the thermodynamic eq
Αυτό σημαίνει ότι οι όποιες μεταβολές που μπορεί να επέλθουν θα είναι αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης με άλλο σύστημα και μόνο.
define energy + formula + each component of the formula
E (J) = η ικανότητα της ύλης να παράγει θερμότητα και έργο.
ΔΕ = q + w
a) Έργο, w (J) –> η μεταφορά ενέργειας από ή προς το σύστημα λόγω μετατόπισης ύλης έναντι ασκούμενης δύναμης, κατά τακτό/προσανατολισμένο τρόπο (w = F.Δx).
b) Θερμότητα, q (J) —> η μεταφορά ενέργειας από ή προς το σύστημα λόγω διαφοράς θερμοκρασίας, κατά άτακτο τρόπο (q = C.ΔΤ).
what kind of work can be done in a closed system?
το μηχανικό έργο που σχετίζεται με τη μεταβολή του όγκου του αερίου που ασκεί στο περιβάλλον (w < 0) ή που ασκείται από το περιβάλλον (w > 0).
—> Δηλαδή, σε ένα κλειστό σύστημα το έργο αφορά την εκτόνωση (expansion) ή τη συμπίεση (compression) του αερίου και καλείται έργο πίεσης-όγκου (P-V).
what’s the first law of thermodynamics + formula
Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας
= η ενέργεια δεν καταστρέφεται ούτε δημιουργείται από του μηδενός, αλλά μετατρέπεται από τη μια μορφή σε μια άλλη.
Δηλαδή “η ενέργεια του σύμπαντος είναι σταθερή”.
–> Το ποσό θερμότητας (Q) που απορροφά ή αποβάλλει ένα θερμοδυναμικό σύστημα είναι ίσο με το άθροισμα της μεταβολής της εσωτερικής του ενέργειας και του έργου που παράγει ή καταναλώνεται από το σύστημα.
Q = ΔU + W
what is ΔU in the 1st law’s formula
ΔU = Eκιν. + Εδυν. + Εηλεκτρ. + Επυρηνική + …
—> sum of all energies
what are 4 states in which the 1st law of thermodynamics can change + how that affects the formula
- Κατά την ισοβαρή μεταβολή (p = σταθ.):
Q = ΔU + W - Κατά την ισόχωρη μεταβολή (V = σταθ.):
W = 0, Q = ΔU - Κατά την ισόθερμη μεταβολή (T = σταθ.):
ΔU = 0, Q = W - Κατά την αδιαβατική μεταβολή:
Q = 0, -ΔU = W
define enthalpy + formula
= Όταν μία διεργασία πραγματοποιείται υπό σταθερή πίεση, η θερμότητα που ανταλλάσσεται ονομάζεται ενθαλπία του συστήματος.
Qp = H = U + pV
define πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού (ΔΗof) (enthalpy of formation)
= η μεταβολή της ενθαλπίας κατά τον σχηματισμό 1 mol της ένωσης από τα συστατικά της στοιχεία, σε πρότυπη κατάσταση.
what are the standard states needed to calculate ΔHf
✓ Πίεση: P = 1 atm ή 760 mmHg
✓ Θερμοκρασία: θ = 25oC ή Τ = 298 Κ
✓ Συγκέντρωση: C = 1 M
define Πρότυπη Ενθαλπία Αντίδρασης, ΔΗ0αντ.
= η μεταβολή της ενθαλπίας μίας αντίδρασης σε πρότυπη κατάσταση.
what’s the formula for reaction enthalpy
Hess’s formula:
= ΣnHf (προϊόντων) – ΣmHf (αντιδρώντων)
Name the 2 enthalpy reactions
Endothermic reactions = absorb energy as temperature from the environment —> ΔH > 0
Exothermic reactions = release energy as temp from the environment —> ΔH < 0
