Kapitel IV. Partikeltalet som termodynamisk variabel & faser
|
|
- Britta Lindqvist
- för 8 år sedan
- Visningar:
Transkript
1 Kapitel IV Partikeltalet som termodynamisk variabel & faser
2 Kemiska potentialen Kemiska potentialen I många system kan inte partikelantalet antas vara konstant så som vi hittills antagit Ett exempel är kemiska reaktioner, t.ex. 2H 2 + O 2 2H 2 O Antalet partiklar (molekyler) minskar Tänk då att vi sätter till en partikel i systemet Detta leder till att inre energin förändras med en storlek µ µ är den sk. kemiska potentialen, [µ] = J Då partikelantalet förändras med antalet dn förändras inre energin totalt med µdn
3 Kemiska potentialen Fundamentala termodynamiska relationen (2) du = T ds pdv + µdn Om S och V hålls konstant har vi då ( ) U µ = N Vanligtvis är µ < 0 S,V Observera att potentialernas H,F och G differentialer ändras, således kan vi också beräkna kemiska potentialen utgående från dem: ( ) ( ) F G µ =, µ = N N V,T p,t
4 Kemiska potentialen Betydelsen av µ I ett isolerat system är det ökningen av entropin som gör att systemet drivs mot jämvikt Betrakta S = S(U, V, N) (FTR). Differentialen är ds = ( ) S du + U V,N ( ) ( ) S S dv + dn. V U,N N U,V Jämförelse med FTR ger ( ) S = 1 ( ) S U V,N T, = p ( ) S V U,N T, = µ N U,V T
5 Kemiska potentialen Betydelsen av µ Betrakta två system isolerade från omgivningen som kan utbyta värme sinsemellan Om system 1 förlorar energin du måste system 2 få energin du Entropiförändringen är ds = ( 1T1 + 1T2 ) du 0 Då T 1 > T 2 är du > 0: energi överförs från 1 till 2 Som väntat nås jämvikt då T 1 = T 2
6 Kemiska potentialen Betydelsen av µ Betrakta istället två system isolerade från omgivningen som kan utbyta partiklar sinsemellan Om system 1 förlorar dn partiklar måste system 2 få dn partiklar Entropiförändringen är ds = ( µ1 µ ) 2 dn 0 T 1 T 2 Om µ 1 > µ 2 och vi antar att T 1 = T 2 är dn > 0: partiklar överförs från 1 till 2 Jämvikt nås då µ 1 = µ 2
7 Kemiska potentialen Betydelsen av µ Partiklar flöder från systemet med högre µ till systemet med lägre µ Kemiska potentialen spelar samma roll för partikelutbyte som 1/T spelar för värmeutbyte
8 Stora potentialen Stora potentialen Ofta används också bokstaven Ω Egenskaper dφ = pdv SdT Ndµ Φ = F µn Naturliga variablerna T, V, µ: Φ = Φ(T, V, µ) ( ) Φ p =, S = V T,µ ( ) Φ, N = T V,µ ( Φ µ ) T,V
9 Stora potentialen Stora potentialen och tillståndsekvationen Genom att använda resultatet ovan får vi Φ = F µn = F G = F (H T S) = U T S (U + pv T S) = pv Alltså stora potentialen ger direkt tillståndsekvationen Φ = pv
10 Stora potentialen Flere olika typer av partiklar I diskussionen ovan antog vi att det endast finns en typ av partiklar. Om vi tillåter flere typer, kan samma analys upprepas och ekvationerna generaliseras. Vi får då: Termodynamikens fundamentala relation (3) du = T ds pdv + i µ i dn i Differentialen av termodynamiska potentialerna ändras på motsvarande sätt!
11 Faser Faser och fastransitioner En fas är en samling materia som har homogena fysikaliska och kemiska egenskaper Is, vatten och vattenånga är olika faser av H 2O Fasen avgränsas mot andra delar av systemet av en yta genom vilken egenskaperna förändras diskontinuerligt Fas är ett mera specifikt begrepp än aggregationstillstånd Grafit och diamant är bägge kol i fasta tillståndet, men är i olika fas I en fastransition övergår en fas till en annan Övergången från en fas till en annan är i allmänhet mycket abrupt Ett (jämvikts) fasdiagram visar omständigheterna under vilka olika faser kan existera i jämvikt
12 Faser Latent värme Latent värme För att öka temperaturen för ett ämne krävs det värme Mängden värme som behövs kan beräknas mha värmekapaciteten ( ) S C X = T T X där X är restriktionen som gäller (t.ex. konstant P, V eller B) För att övergå från ett fas till en annan visar det sig att det ofta krävs att en överlopps värme, sk. latent värme L, måste tillföras: där S i är entropin i fas i. L = Q rev = T (S 2 S 1 ) Värmekapaciteten som funktion av temperaturen kommer att ha en pik vid temperaturen T
13 Faser Latent värme Exempel: entropin för övergången av vatten till vattenånga
14 Faser Jämviktsvillkor Fasjämvikt Vilka är kriterierna för att två faser är i jämvikt? Fasjämvikt för isolerat system Betrakta ett isolerat system (med en komponent) där två faser är i jämvikt Fas 1 Fas 2 E 1 N 1 U 1 E 2 N 2 U 2 Totala inre energin U = U 1 + U 2, totala volymen V = V 1 + V 2 och totala partikelantalet N = N 1 + N 2 konstant
15 Faser Jämviktsvillkor Fasjämvikt för isolerat system Entropins S = S 1 + S 2 förändring skall vara noll vid jämvikt: [ ( ) ( ) ] S1 S2 0 = ds = du 1 U 1 V 1,N 1 U 2 V 2,N 2 [ ( S1 ) ( ) ] S2 + dv 1 V 1 U 1,N 1 V 2 U 2,N 2 [ ( ) ( ) ] S1 S2 + dn 1 N 1 N 2 U 1,V 1 U 2,V 2 Varje parentes är skillt lika med noll: första ger T 1 = T 2, andra ger p 1 = p 2 och tredje ger µ 1 = µ 2 I fasjämvikt har bägge faserna samma kemiska potential
16 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Två coexisterande faser i jämvikt har samma kemiska potential, µ 1 (p, T ) = µ 2 (p, T ) Ekvationen definierar en kurva, fasjämviktskurvan, i (p, T )-planet. Exempel: fasdiagram för CO 2 OBS: Endast skematisk, inte i proportion!
17 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Fasdiagram Fasjämviktskurvan fördelar (p, T )-planet i olika regioner där den ena fasen är det stabila jämviktstillståndet Endast på fasjämviktskurvan kan två faser coexistera i jämvikt Sublimationskurvan: gas och fast form i jämvikt Ångtryckskurvan: vätska och gas i jämvikt Smältningskurvan: vätska och fast form i jämvikt
18 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Trippelpunkten Det är möjligt för fler än två faser att vara i jämvikt samtidigt Vi får då µ 1 (T, p) = µ 2 (T, p) = µ 3 (T, p) vilket definierar en punkt i (p, T )-planet, trippelpunkten Trippelpunkten är en punkt där tre fasjämviktskurvor korsar Ett en-komponentsystem kan ha högst tre coexisternade faser Men ett sytem med flera allotropa former (kristallstrukturer) kan ha flera trippelpunkter
19 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Fasdiagram för svavel
20 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Kritiska punkten Vid tillräckligt höga temperaturer och tryck försvinner den klara distinktionen mellan gas och vätska Detta sker vid den kritiska punkten T c För T > T c sker det alltså ingen fastransition, eftersom ämnet är i samma fas Genom att gå runt kritiska punkten kan man få ämnet att gradvis övergå från vätska till gas (eller tvätrom) utan en abrupt fastransition Smältningskurvan har ingen kritisk punkt! Detta kan motiveras med att symmetrierna i systemet inte kan ändras gradvis, det sker ett symmetribrott
21 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Clausius-Clapeyron ekvationen Vi vill finna en ekvation som beskriver fasjämviktskurvan i (p, T )-planet. Om vi kan bestämma dp dt så kan vi åstadkomma detta På jämviktskurvan i punkten (p, T ) har vi µ 1 (p, T ) = µ 2 (p, T ) Om vi rör oss längs med jämviktskurvan med dp och dt har vi fortfarande att kemiska potentialerna är lika: µ 1 (p + dp, T + dt ) = µ 2 (p + dp, T + dt ) Dvs. dµ 1 = dµ 2 längs med kurvan Från detta fås Clausius-Clapeyron ekvation där L är latenta värmen. dp dt = (S/N) (V/N) = L T V
22 Faser Clausius-Clapeyron ekvationen Exempel: vattnets kokpunkt Antar att vattenångan är en idealgas, V gas >> V vatten samt att latenta värmen vid övergången L (ångbildningsvärmen) konstant Detta ger 1 T = 1 T 0 Nk B L ln p p 0 Jämförelse med experiment för 1 kg vatten (här användes specifika ångbildningsvärmet l = J/kg vid 373 K och 1 bar): P (bar) Beräknat värde ( C) Experiment [CRC] ( C)
23 Partikeltalet som variabel och statistisk mekanik Statistiska mekaniken och N Då vi diskuterat termodynamikens statistika bas har vi hittills antagit ett fixerat partikelantal Uppgift: generalisera kanoniska fördelningen för att inkludera effekter från ett variabelt antal partiklar
24 Partikeltalet som variabel och statistisk mekanik Betrakta ett litet delsystem med den fixerade volymen V och energin ɛ som består av N partiklar Låt delsystemet vara i kontakt med en reservoar med energin U ɛ och partikeltalet N N. U och N är det sammansatta isolerade systemets inre energi och partikeltal Reservoarens entropi kan serieutvecklas med hjälp av en Taylorserie: ( ) ( ) S S S(U ɛ, N N) = S(U, N ) ɛ N + U N,V N U,V = S(U, N ) 1 (ɛ µn) + T Sannolikheten att delsystemet är vid det specifika tillståndet: P (ɛ, N) Ω(U ɛ, N N) = e S(U ɛ,n N)/k e β(ɛ µn)
25 Partikeltalet som variabel och statistisk mekanik Makrokanoniska fördelningen P (E i, N i ) = 1 Z eβ(µni Ei) Z = E i,n i e β(µni Ei)
26 Entropi och information Hur kvantifiera information? Betrakta följande sanna satser: 1. Newtons födelsedag infaller en viss dag på året 2. Newtons födelsedag infaller på den senare hälften av året 3. Newtons födelsedag infaller på den 25:te dagen i en månad Sannolikheterna att satserna är sanna om man inte har någon annan tillgänglig information: P 1 = 1, P 2 = 1/2, P 3 = 12/365. Desto större sannolikhet att satsen är sann, desto mindre information innehåller den Om du är given sats 2 och 3 tillsammans, är sannolikheten att den är sann är 6/365 = P 2 P 3, dvs. multiplikativ Information är dock additiv
27 Entropi och information Informationsmängden Q Q = C log n P där C är en konstant som beror på vilken logaritmiska bas n man använder Om vi har C = 1 och n = 2 mäts informationsmängden i bitar Exempel: tärningskast Varje siffra lika sannolik: P i = 1/6. Informationen Q i = log Om tärningen inte är rättvis, t.ex. P 1 = P 2 = P 3 = P 4 = P 5 = 1/10 och P 6 = 1/2 är informationsmängden Q 1 = log medan Q 6 = log 2 2 = 1
28 Entropi och information Om vi har ett antal satser med sannolkheterna P i och informationsmängderna Q i = C log n P i kan vi beräkna medelvärdet av informationsmängden Informationsmedelvärdet Q = i Q i P i = C i P i log n P i Exempel: tärningskast För rättvis tärning: Q = log För exemplet med orättvis tärning: Q = 1/2 log /2 log 2 2 = log 2 (20) 2.16 Informationsmedelvärdet anger hur mycket mera information man får i medeltal genom att utföra en mätning av någon storhet. Eller: graden av osäkerhet vi har om en storhet före en mätning
29 Entropi och information Entropi och informationsmedelvärdet Om vi sätter C = k B och använder naturliga logaritmen (n = e) får vi Gibbs utryck för entropin, dvs. entropin är ett mått på graden av osäkerhet vi har om systemet Gibbs entropi S = k B P i ln P i i Mikrokanoniska entropin Ett system med Ω mikrotillstånd, vardera med sannolikheten P i = 1/Ω S = k B ln Ω
30 Entropi och information Kanoniska fördelningen Uppgift: hitta P i för vilket gäller att P i = 1 samt P i E i = U som maximerar S = k B i P i ln P i. Lösningsmetod: använd Lagrangemultiplikatormetoden (FYMM) Lösning: P i = 1 Z e βei Entropin i kanoniska fördelningen S = k B i P i ln P i och P i = 1 Z e βei Vi får S = k B ln Z + βk B U Eftersom F = U T S får vi F = k B T ln Z Kanoniska partitionsfunktionen Z = e βf
31 Entropi och information Entropin i makrokanoniska fördelningen S = k B i P i ln P i och P i = 1 Z eβ(µni Ei) Vi får S = k B ln Z + U T µ T N Eftersom Φ = F µn = U T S µn får vi Φ = k B T ln Z Makrokanoniska partitionsfunktionen Z = e βφ
Två system, bägge enskilt i termisk jämvikt med en tredje, är i jämvikt sinsemellan
Termodynamikens grundlagar Nollte grundlagen Termodynamikens 0:e grundlag Två system, bägge enskilt i termisk jämvikt med en tredje, är i jämvikt sinsemellan Temperatur Temperatur är ett mått på benägenheten
Läs mer18. Fasjämvikt Tvåfasjämvikt T 1 = T 2, P 1 = P 2. (1)
18. Fasjämvikt Om ett makroskopiskt system består av flere homogena skilda komponenter, som är i termisk jämvikt med varandra, så kallas dessa komponenter faser. 18.0.1. Tvåfasjämvikt Jämvikt mellan två
Läs merKapitel III. Klassisk Termodynamik in action
Kapitel III Klassisk Termodynamik in action Termodynamikens andra grundlag Observation: värme flödar alltid från en varm kropp till en kall, och den motsatta processen sker aldrig spontant (kräver arbete!)
Läs merdär vi introducerat Nu förändras även de övriga termodynamiska potentialernas derivator:
IV. Faser Viktiga målsättningar med detta kapitel där vi introducerat µ ( E N ) S,V (2) = systemets kemiska potential = energiökningen per tillförd partikel Kunna behandla partikeltalet som termodynamisk
Läs merDavid Wessman, Lund, 29 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 3. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.
Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik. 1 Entropi 1.1 Inledning Entropi införs med relationen: S = k ln(ω (1 Entropi har enheten J/K, samma som k som är Boltzmanns konstant. Ω är antalet
Läs merKapitel V. Praktiska exempel: Historien om en droppe. Baserat på material (Pisaran tarina) av Hanna Vehkamäki
Kapitel V Praktiska exempel: Historien om en droppe Baserat på material (Pisaran tarina) av Hanna Vehkamäki Kapitel V - Praktiska exempel: Historien om en droppe Partiklar i atmosfa ren Atmosfa rens sammansa
Läs merX. Repetitia mater studiorum
X. Repetitia mater studiorum X.2. Olika processer En reversibel process är en makroskopisk process som sker så långsamt i jämförelse med systemets interna relaxationstider τ att systemet i varje skede
Läs merX. Repetitia mater studiorum
X. Repetitia mater studiorum Termofysik, Kai Nordlund 2012 1 X.1. Termofysikens roll Den statistiska fysikens eller mekanikens uppgift är att härleda de fysikaliska egenskaperna hos makroskopiska system
Läs merX. Repetitia mater studiorum. Termofysik, Kai Nordlund
X. Repetitia mater studiorum Termofysik, Kai Nordlund 2006 1 X.1. Termofysikens roll Den statistiska fysikens eller mekanikens uppgift är att härleda de fysikaliska egenskaperna hos makroskopiska system
Läs merKap 3 egenskaper hos rena ämnen
Rena ämnen/substanser Kap 3 egenskaper hos rena ämnen Har fix kemisk sammansättning! Exempel: N 2, luft Även en fasblandning av ett rent ämne är ett rent ämne! Blandningar av flera substanser (t.ex. olja
Läs merFöreläsning 1: Introduktion, Mikro och makrotillstånd, Multiplicitet, Entropi
Version: 16 maj 201. TFYA12, Rickard Armiento, Föreläsning 1 Föreläsning 1: Introduktion, Mikro och makrotillstånd, Multiplicitet, Entropi April 2, 201, KoK kap. 1-2 Formalia Föreläsare och kursansvarig:
Läs merTentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)
Chalmers Tekniska Högskola Institutionen för Teknisk Fysik Mats Granath Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F(FTF40) Tid och plats: Torsdag /8 008, kl. 4.00-8.00 i V-huset. Examinator: Mats
Läs merFöreläsning 14: Termodynamiska processer, värmemaskiner: motor, kylskåp och värmepump; verkningsgrad, Carnot-cykeln.
Föreläsning 14: Termodynamiska processer, värmemaskiner: motor, kylskåp och värmepump; verkningsgrad, Carnot-cykeln. Maj 7, 2013, KoK kap. 6 sid 171-176) och kap. 8 Centrala ekvationer i statistisk mekanik
Läs merInnehållsförteckning. I. Introduktion och första grundlagen I.1. Överblick och motivation
Innehållsförteckning Notera: denna förteckning uppdateras under kursens lopp, men stora förändringar är inte att vänta. I. Introduktion och första grundlagen I.1. Överblick och motivation I.1.1. Vad behandlar
Läs merEntropi. Det är omöjligt att överföra värme från ett "kallare" till ett "varmare" system utan att samtidigt utföra arbete.
Entropi Vi har tidigare sett hur man kunde definiera entropi som en funktion (en konstant gånger naturliga logaritmen) av antalet sätt att tilldela ett system en viss mängd energi. Att ifrån detta förstå
Läs merKapitel I. Introduktion och första grundlagen
Kapitel I Introduktion och första grundlagen Introduktion Vad är Termofysik? Termofysiken handlar om att studera system bestående av ett stort antal partiklar (atomer, molekyler,...) i vilka temperaturen
Läs merIdealgasens begränsningar märks bäst vid högt tryck då molekyler växelverkar mera eller går över i vätskeform.
Van der Waals gas Introduktion Idealgaslagen är praktisk i teorin men i praktiken är inga gaser idealgaser Den lättaste och vanligaste modellen för en reell gas är Van der Waals gas Van der Waals modell
Läs merKapitel I. Introduktion och första grundlagen. Kursmaterialet: Jens Pomoell 2011, Mikael Ehn 2013-2014
Kapitel I Introduktion och första grundlagen Kursmaterialet: Jens Pomoell 2011, Mikael Ehn 2013-2014 Introduktion Vad är Termofysik? Termofysiken handlar om att studera system bestående av ett stort antal
Läs merIV. Faser. Termofysik, Kai Nordlund
IV. Faser Termofysik, Kai Nordlund 2006 1 IV.1. Partikeltalet som termodynamisk variabel Hittills har vi alltid under kursen antagit att partikeltalet N bevaras. Nu frångår vi detta krav. Makroskopiskt
Läs merIV. Faser. Viktiga målsättningar med detta kapitel
IV. Faser Viktiga målsättningar med detta kapitel Kunna behandla partikeltalet som termodynamisk variabel Veta vad som definierar jämvikt mellan två faser Känna till klassificeringen av 1:a vs. 2:a ordningens
Läs merFÖRELÄSNING 1 ANALYS MN1 DISTANS HT06
FÖRELÄSNING ANALYS MN DISTANS HT06 JONAS ELIASSON Detta är föreläsningsanteckningar för distanskursen Matematik A - analysdelen vid Uppsala universitet höstterminen 2006. Förberedande material Här har
Läs merRepetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar
Repetition Termodynamik handlar om energiomvandlingar Termodynamikens första huvudsats: (Energiprincipen) Energi kan inte skapas och inte förstöras bara omvandlas från en form till en annan!! Termodynamikens
Läs merU = W + Q (1) Formeln (1) kan även uttryckas differentiells, d v s om man betraktar mycket liten tillförsel av energi: du = dq + dw (2)
Inre energi Begreppet energi är sannerligen ingen enkel sak att utreda. Den går helt enkelt inte att definiera med några få ord då den förekommer i så många olika former. Man talar om elenergi, rörelseenergi,
Läs mer10. Kinetisk gasteori
10. Kinetisk gasteori Alla gaser beter sig på liknande sätt. I slutet av 1800 talet utvecklades matematiska sätt att beskriva gaserna, den så kallade kinetiska gasteorin. Den grundar sig på en modell för
Läs merIV. Faser. IV.1. Partikeltalet som termodynamisk variabel
IV. Faser Viktiga målsättningar med detta kapitel Kunna behandla partikeltalet som termodynamisk variabel Veta vad som definierar jämvikt mellan två faser Känna till klassificeringen av 1:a vs. 2:a ordningens
Läs merUppvärmning, avsvalning och fasövergångar
Läs detta först: [version 141008] Denna text innehåller teori och korta instuderingsuppgifter som du ska lösa. Under varje uppgift finns ett horisontellt streck, och direkt nedanför strecket finns facit
Läs merDavid Wessman, Lund, 30 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 5. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.
Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik. 1 Jämviktsvillkor Om vi har ett stort system som består av ett litet system i kontakt med en värmereservoar. Storheter för det lilla systemet
Läs mer14. Sambandet mellan C V och C P
14. Sambandet mellan C V och C P Vi skriver tillståndsekvationen i de alternativa formerna V = V (P, T ) och S = S(T, V ) (1) och beräknar ds och dv genom att dela upp dem i partiella derivator ds = (
Läs merLite fakta om proteinmodeller, som deltar mycket i den här tentamen
Skriftlig deltentamen, FYTA12 Statistisk fysik, 6hp, 28 Februari 2012, kl 10.15 15.15. Tillåtna hjälpmedel: Ett a4 anteckningsblad, skrivdon. Totalt 30 poäng. För godkänt: 15 poäng. För väl godkänt: 24
Läs merKapitel II. Termodynamikens statistiska bas
Kapitel II Termodynamikens statistiska bas Introduktion Termodynamik vs. Statistik mekanik En gas består av ett stort antal atomer Termodynamiken beskriver gasens jämviktstillståndet med ett fåtal tillståndsvariabler
Läs merMaterial föreläsning 8. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm
Material föreläsning 8 HT2 7,5 p halvfart Janne Färm Tisdag 15:e December 10:15 16:00 PPU105 Material Förmiddagens agenda Mikrostrukturen i material, fasdiagram ch 19.1-4 GLU 2 Paus Processning av metaller
Läs mer1 Cirkulation och vorticitet
Föreläsning 7. 1 Cirkulation och vorticitet Ett mycket viktigt teorem i klassisk strömningsmekanik är Kelvins cirkulationsteorem, som man kan härleda från Eulers ekvationer. Teoremet gäller för en inviskös
Läs mer7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser
7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser Sedan 1800 talet har man forskat i hur energi kan överföras och omvandlas så effektivt som möjligt. Denna forskning har resulterat i ett antal begrepp som bör
Läs merSTYRNING AV PORTFÖLJER MED FLERA TILLGÅNGAR
1 STOCKHOLMS UNIVERSITET MATEMATISKA INSTITUTIONEN Avd. för Matematisk statistik Thomas Höglund FINANSMATEMATIK I. KOMPLEMENT DAG 13. STYRNING AV PORTFÖLJER MED FLERA TILLGÅNGAR Hittills har vi betraktat
Läs merOm trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).
EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN Enhetligt ämne (eng. pure substance): ett ämne som är homogent och som har enhetlig kemisk sammansättning, även om fasomvandling sker. Vid jämvikt för ett system av ett enhetligt
Läs merKap 7 entropi. Ett medium som värms får ökande entropi Ett medium som kyls förlorar entropi
Entropi Är inte så enkelt Vi kan se på det på olika sätt (mikroskopiskt, makroskopiskt, utifrån teknisk design). Det intressanta är förändringen i entropi ΔS. Men det finns en nollpunkt för entropi termodynamikens
Läs merTentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)
Chalmers Tekniska Högskola Institutionen för Teknisk Fysik Mats Granath Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF40) Tid och plats: Tisdag 8/8 009, kl. 4.00-6.00 i V-huset. Examinator: Mats
Läs merTermodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft
Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft Termodynamik = läran om värmets natur och dess omvandling till andra energiformer (Nationalencyklopedin, band 18, Bra Böcker, Höganäs, 1995) 1
Läs merStudieanvisningar i statistisk fysik (SI1161) för F3
Studieanvisningar i statistisk fysik (SI1161) för F3 Olle Edholm September 15, 2010 1 Introduktion Denna studieanvisning är avsedd att användas tillsammans med boken och exempelsamlingen. Den är avsedd
Läs mer6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar
6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar 6.13 Det som känns som barnets tyngd är den uppåtriktade kraft F som mannen påverkar barnet med. Denna fås ur Newton 2 för barnet. Svar i kilogram måste
Läs merLösningar till tentamen i Kemisk termodynamik
Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik 203-0-9. Sambandet mellan tryck och temperatur för jämvikt mellan fast och gasformig HCN är givet enligt: ln(p/kpa) = 9, 489 4252, 4 medan kokpunktskurvan
Läs merTermodynamik och inledande statistisk fysik
Några grundbegrepp i kursen Termodynamik och inledande statistisk fysik I. INLEDNING Termodynamiken beskriver på en makroskopisk nivå processer där värme och/eller arbete tillförs eller extraheras från
Läs merTentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)
Chalmers Tekniska Högskola Institutionen för Teknisk Fysik Mats Granath Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF40) Tid och plats: Måndag den 4 januari 008, kl. 8.30-.30 i M-huset. Examinator:
Läs merRepetition F9. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Repetition F9 Process (reversibel, irreversibel) Entropi o statistisk termodynamik: S = k ln W o klassisk termodynamik: S = q rev / T o låg S: ordning, få mikrotillstånd o hög S: oordning, många mikrotillstånd
Läs merEGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN
EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN Enhetligt ämne (eng. pure substance): ett ämne som är homogent och som har enhetlig kemisk sammansättning, även om fasomvandling sker. Vid jämvikt för ett system av ett enhetligt
Läs merMotorer och kylskåp. Repetition: De tre tillstånden. Värmeöverföring. Fysiken bakom motorer och kylskåp - Termodynamik. Värmeöverföring genom ledning
Motorer och kylskåp Repetition: De tre tillstånden Gas Vätska Solid http://www.aircraftbanking.com/ http://sv.wikipedia.org Föreläsning 3/3, 2010 Plasma det fjärde tillståndet McMurry Chemistry, http://wps.prenhall.com
Läs merTentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)
Tentamen i termodynamik 7,5 högskolepoäng Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Ten01 TT051A Årskurs 1 Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student) Tentamensdatum: Tid: 2012-06-01 9.00-13.00
Läs merKretsprocesser. För att se hur långt man skulle kunna komma med en god konstruktion skall vi ändå härleda verkningsgraden i några enkla fall.
Kretsrocesser Termodynamiken utvecklades i början för att förstå hur bra man kunde bygga olika värmemaskiner, hur man skulle kunna öka maskinernas verkningsgrad d v s hur mycket mekaniskt arbete som kunde
Läs merOmtentamen i DV & TDV
Umeå Universitet Institutionen för Datavetenskap Gunilla Wikström (e-post wikstrom) Omtentamen i Teknisk-Vetenskapliga Beräkningar för DV & TDV Tentamensdatum: 2005-06-07 Skrivtid: 9-15 Hjälpmedel: inga
Läs merTermodynamik FL3. Fasomvandlingsprocesser. FASER hos ENHETLIGA ÄMNEN. FASEGENSKAPER hos ENHETLIGA ÄMNEN. Exempel: Koka vatten under konstant tryck:
Termodynamik FL3 FASEGENSKAPER hos ENHETLIGA ÄMNEN FASER hos ENHETLIGA ÄMNEN Enhetligt ämne: ämne med välbestämd och enhetlig kemisk sammansättning. (även luft och vätske-gasblandningar kan betraktas som
Läs merTentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19
Tentamen i Kemisk Termodynamik 2010-12-14 kl 14-19 Hjälpmedel: Räknedosa, BETA och Formelsamling för kurserna i kemi vid KTH. Endast en uppgift per blad! Skriv namn och personnummer på varje blad! Alla
Läs merLinköpings tekniska högskola Exempeltentamen 2 IKP/Mekaniksystem Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 2
Exempeltentamen 2 (OBS! Uppgifterna nedan gavs innan kursen delvis bytte innehåll och omfattning. Vissa uppgifter som inte längre är aktuella har därför tagits bort, vilket medför att poängsumman är
Läs merFöreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw
Kemi och biokemi för K, Kf och Bt 2012 N molekyler V Repetition Fö2.2 Entropi är ett mått på sannolikhet W i = 1 N S = k lnw Föreläsning 2.3 Fysikaliska reaktioner 2V DS = S f S i = Nkln2 Björn Åkerman
Läs merVI. Reella gaser. Viktiga målsättningar med detta kapitel. VI.1. Reella gaser
I. Reella gaser iktiga målsättningar med detta kapitel eta vad virialutvecklingen och virialkoefficienterna är Kunna beräkna första termen i konfigurationsintegralen Känna till van der Waal s gasekvation
Läs mer530117 Materialfysik vt 2007. 5. Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik. [Mitchell 3.0; lite ur Porter-Easterling 5.4]
530117 Materialfysik vt 2007 5. Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik [Mitchell 3.0; lite ur Porter-Easterling 5.4] Definition Med kinetik avses tidsberoendet av processer, hur snabbt de sker Avgörande storhet
Läs meroch/eller låga temperaturer bildar de vätskor, nåt som inte händer för Dieterici-modellen, och virialexpansionen.
9. Realgaser ermodynamiska potentialer (ermo 2): Krister Henriksson 9. 9.. Introduktion Realgaser uppvisar beteende som idealgasen saknar. Speciellt vid höga tryck och/eller låga temperaturer bildar de
Läs merKap 3 egenskaper hos rena ämnen
Rena ämnen/substanser (pure substances) Har fix kemisk sammansättning! Exempel: N 2, luft Även en fasblandning av ett rent ämne är ett rent ämne! Blandningar av flera substanser (t.ex. olja blandat med
Läs merIntroduktion. Exempel Övningar Lösningar 1 Lösningar 2 Översikt
KTHs Sommarmatematik 2003 Exempel Övningar Lösningar 1 Lösningar 2 Översikt 5.1 Introduktion Introduktion Exponentialfunktionen e x och logaritmfunktionen ln x är bland de viktigaste och vanligast förekommande
Läs merAB2.1: Grundläggande begrepp av vektoranalys
AB2.1: Grundläggande begrepp av vektoranalys En vektor är en storhet som dels har icke-negativ storlek dels har riktning i rummet. Två vektorer a och b är lika, a = b, om de har samma storlek och samma
Läs merElektromagnetiska fält och Maxwells ekavtioner. Mats Persson
Föreläsning 26/9 Elektromagnetiska fält och Maxwells ekavtioner 1 Maxwells ekvationer Mats Persson Maxwell satte 1864 upp fyra stycken ekvationer som gav en fullständig beskrivning av ett elektromagnetiskt
Läs merKvantfysik - introduktion
Föreläsning 6 Ljusets dubbelnatur Det som bestämmer vilken färg vi uppfattar att ett visst ljus (från t.ex. s.k. neonskyltar) har är ljusvågornas våglängd. violett grönt orange IR λ < 400 nm λ > 750 nm
Läs merLösningsanvisningar till tentamen i SI1161 Statistisk fysik, 6 hp, för F3 Onsdagen den 2 juni 2010 kl. 14.00-19.00
EOREISK FYSIK KH Lösningsanvisningar till tentamen i SI1161 Statistisk fysik, 6 hp, för F3 Onsdagen den juni 1 kl. 14. - 19. Examinator: Olle Edholm, tel. 5537 8168, epost oed(a)kth.se. Komplettering:
Läs merVad tror du ökning av entropi innebär från ett tekniskt perspektiv?
Entropi Entropi är ett mått på oordning En process går alltid mot samma eller ökande entropi. För energi gäller energins bevarande. För entropi gäller entropins ökande. Irreversibla processer innebär att
Läs merFlera kvantifierare Bevis Direkt bevis Motsägelse bevis Kontrapositivt bevis Fall bevis Induktionsprincipen. x y (x > 0) (y > 0) xy > 0 Domän D = R
Föreläsning Flera kvantifierare Bevis Direkt bevis Motsägelse bevis Kontrapositivt bevis Fall bevis Induktionsprincipen För att göra ett påstående av en öppen utsaga med flera variabler behövs flera kvantifierare.
Läs mer14. Sambandet mellan C V och C P
14. Sambandet mellan C V och C P Vi skriver tillståndsekvationen i de alternativa formerna V = V (P, T ) och S = S(T, V ) (1) och beräknar ds och dv genom att dela upp dem i partiella derivator ds = (
Läs merTentamen i Termodynamik Q, F, MNP samt Värmelära för kursen Värmelära och Miljöfysik 20/8 2002
UPPSALA UNIVERSITET Fysiska institutionen Sveinn Bjarman Tentamen i Termodynamik Q, F, MNP samt Värmelära för kursen Värmelära och Miljöfysik 20/8 2002 Skrivtid: 9-14 Hjälpmedel: Räknedosa, Physics Handbook
Läs merLektionsanteckningar 2: Matematikrepetition, tabeller och diagram
Lektionsanteckningar 2: Matematikrepetition, tabeller och diagram 2.1 Grundläggande matematik 2.1.1 Potensfunktioner xmxn xm n x x x x 3 4 34 7 x x m n x mn x x 4 3 x4 3 x1 x x n 1 x n x 3 1 x 3 x0 1 1
Läs merPlanering Fysik för n och BME, ht-15, lp 1 Kurslitteratur: Göran Jönsson: Fysik i vätskor och gaser, Teach Support 2010 (eller senare). Obs!
Planering Fysik för n och BME, ht-15, lp 1 Kurslitteratur: Göran Jönsson: Fysik i vätskor och gaser, Teach Support 2010 (eller senare). Obs! Säljs vid första föreläsningen. markerar mycket viktigt avsnitt,
Läs merTATA42: Föreläsning 10 Serier ( generaliserade summor )
TATA42: Föreläsning 0 Serier ( generaliserade summor ) Johan Thim 5 maj 205 En funktion s: N R brukar kallas talföljd, och vi skriver ofta s n i stället för s(n). Detta innebär alltså att för varje heltal
Läs merTentamen i FTF140 Termodynamik och statistisk mekanik för F3
Chalmers Institutionen för Teknisk Fysik Göran Wahnström Tentamen i FTF14 Termodynamik och statistisk mekanik för F3 Tid och plats: Tisdag 25 aug 215, kl 8.3-13.3 i V -salar. Hjälpmedel: Physics Handbook,
Läs merFöreläsning 12: Ideal gas i klassiska gränsen med inre frihetsgrader, ekvipartitionsprincipen
Föreläsning 12: Ideal gas i klassiska gränsen med frihetsgrader, ekvipartitionsprincipen April 26, 2013, KoK kap. 6 Centrala ekvationer i statistisk mekanik Mikrokanonisk ensemble (U,,N konst):p s = 1/g,
Läs merRepetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Repetition F8 System (isolerat, slutet, öppet) Första huvudsatsen U = 0 i isolerat system U = q + w i slutet system Tryck-volymarbete w = -P ex V vid konstant yttre tryck w = 0 vid expansion mot vakuum
Läs merk x om 0 x 1, f X (x) = 0 annars. Om Du inte klarar (i)-delen, så får konstanten k ingå i svaret. (5 p)
Avd. Matematisk statistik TENTAMEN I SF1901 SANNOLIKHETSLÄRA OCH STATISTIK MÅNDAGEN DEN 17 AUGUSTI 2009 KL 08.00 13.00. Examinator: Gunnar Englund, tel. 790 74 16. Tillåtna hjälpmedel: Formel- och tabellsamling
Läs merAllmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:
Allmän kemi Kap 17 Termodynamik Läromålen Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna: n - använda de termodynamiska begreppen entalpi, entropi och Gibbs fria energi samt redogöra för energiomvandlingar
Läs merLennart Carleson. KTH och Uppsala universitet
46 Om +x Lennart Carleson KTH och Uppsala universitet Vi börjar med att försöka uppskatta ovanstående integral, som vi kallar I, numeriskt. Vi delar in intervallet (, ) i n lika delar med delningspunkterna
Läs mer9. Termodynamiska potentialer
9. Termodynamiska potentialer Enligt den andra grundlagen i differentialform gäller för reversibla processer Energin är en funktion av S och V de = T ds P dv (1) de = 0 för isochoriska processer (dv =
Läs merTermodynamiska potentialer Hösten Assistent: Frans Graeffe
Räkneövning 3 Termodynamiska potentialer Hösten 206 Assistent: Frans Graeffe (03-) Concepts in Thermal Physics 2.6 (6 poäng) Visa att enpartielpartitionsfunktionen Z för en gas av väteatomer är approximativt
Läs merKurvlängd och geometri på en sfärisk yta
325 Kurvlängd och geometri på en sfärisk yta Peter Sjögren Göteborgs Universitet 1. Inledning. Geometrin på en sfärisk yta liknar planets geometri, med flera intressanta skillnader. Som vi skall se nedan,
Läs merTentamen i Kemisk Termodynamik 2011-01-19 kl 13-18
Tentamen i Kemisk Termodynamik 2011-01-19 kl 13-18 Hjälpmedel: Räknedosa, BETA och Formelsamling för kurserna i kemi vid KTH. Endast en uppgift per blad! Skriv namn och personnummer på varje blad! Alla
Läs merTermodynamik Föreläsning 7 Entropi
ermodynamik Föreläsning 7 Entropi Jens Fjelstad 200 09 5 / 2 Innehåll FS 2:a upplagan (Çengel & urner) 7. 7.9 FS 3:e upplagan (Çengel, urner & Cimbala) 8. 8.9 8.3 D 6:e upplagan (Çengel & Boles) 7. 7.9
Läs merEn trafikmodell. Leif Arkeryd. Göteborgs Universitet. 0 x 1 x 2 x 3 x 4. Fig.1
10 En trafikmodell Leif Arkeryd Göteborgs Universitet Tänk dig en körfil på en landsväg eller motorväg, modellerad som x axeln i positiv riktning (fig.1), och med krysset x j som mittpunkten för bil nummer
Läs merAvd. Matematisk statistik
Avd. Matematisk statistik TENTAMEN I SF1902 SANNOLIKHETSTEORI OCH STATISTIK, TORSDAGEN DEN 23:E MAJ 2013 KL 14.00 19.00. Kursledare och examinator : Björn-Olof Skytt Tillåtna hjälpmedel: miniräknare, lathund
Läs merLösningar till tentamen i Kemisk termodynamik
Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik 204-08-30. a Vid dissociationen av I 2 åtgår energi för att bryta en bindning, dvs. reaktionen är endoterm H > 0. Samtidigt bildas två atomer ur en molekyl,
Läs mera k . Serien, som formellt är följden av delsummor
Kapitel S Mer om serier I dettapitel sall vi fortsätta att studera serier, ett begrepp som introducerades i Kapitel 9.5 i boen, framförallt sa vi bevisa ett antal onvergensriterier. Mycet ommer att vara
Läs merVI. Reella gaser. Viktiga målsättningar med detta kapitel
VI. Reella gaser Viktiga målsättningar med detta kapitel Veta vad virialutvecklingen och virialkoefficienterna är Kunna beräkna första termen i konfigurationsintegralen Känna till van der Waal s gasekvation
Läs mer( ) ( ) Kap. 5.5-7. Kolligativa egenskaper + fasjämvikter för 2-komponentsystem 5B.2/5.5 Kolligativa egenskaper R T
Ka. 5.5-7. Kolligativa egeskaer + fasjämvikter för 2-komoetsystem 5.2/5.5 Kolligativa egeskaer Kolligativa egeskaer: Egeskaer som edast beror å atalet artiklar som lösts Förutsättig: utsädda lösigar, lösta
Läs merTeknisk termodynamik repetition
Först något om enheter! Teknisk termodynamik repetition Kom ihåg att använda Kelvingrader för temperaturer! Enheter motsvarar vad som efterfrågas! Med konventionen specifika enheter liten bokstav: E Enhet
Läs merFrågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1
ATM-Matematik Mikael Forsberg 6-64 89 6 Matematik med datalogi, mfl. Skrivtid:. Inga hjälpmedel. Lösningarna skall vara fullständiga och lätta att följa. Börja varje ny uppgift på ny sida. Använd ej baksidor.
Läs merProv kapitel 3-5 - FACIT Version 1
Prov kapitel 3-5 - FACIT Version 1 1. Lös ekvationerna algebraiskt a. 13 x + 17 = 7x + 134 Svar: x = 117 / 6 = 19.5 b. x 10 = 84 Svar: x = 84 0.1 = 1.5575 2. Beräkna a. 17 % av 3500 = 595 b. 3 promille
Läs merLösningar till tentamen i Kemisk termodynamik
Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik 2012-05-23 1. a Molekylerna i en ideal gas påverkar ej varandra, medan vi har ungefär samma växelverkningar mellan de olika molekylerna i en ideal blandning.
Läs merExempel på statistisk fysik Svagt växelverkande partiklar
Exempel på statistisk fysik Svagt växelverkande partiklar I kapitlet om kinetisk gasteori behandlades en s k ideal gas där man antog att partiklarna inte växelverkade med varandra och dessutom var punktformiga.
Läs merSamverkande Expertnät
1 Samverkande Expertnät 2 3 1 2 3 Parallella nätverk Sammanvägning av svaren Två olika fördelar Utjämna egenheter hos nätverken Låt nätverken specialisera sig Egenskaper hos ett enkelt nätverk Överträning
Läs merTermodynamik (repetition mm)
0:e HS, 1:a HS, 2:a HS Termodynamik (repetition mm) Definition av processer, tillstånd, tillståndsstorheter mm Innehåll och överföring av energi 1: HS öppet system 1: HS slutet system Fö 11 (TMMI44) Fö
Läs merFysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik!
Fysikaliska krumsprång i spexet eller Kemister och matematik! Mats Linder 10 maj 2009 Ingen sammanfattning. Sammanfattning För den hugade har vi knåpat ihop en liten snabbguide till den fysik och kvantmekanik
Läs merR AKNE OVNING VECKA 1 David Heintz, 31 oktober 2002
RÄKNEÖVNING VECKA David Heintz, 3 oktober 22 Innehåll Uppgift 27. 2 Uppgift 27.8 4 3 Uppgift 27.9 6 4 Uppgift 27. 9 5 Uppgift 28. 5 6 Uppgift 28.2 8 7 Uppgift 28.4 2 Uppgift 27. Determine primitive functions
Läs merArbetet beror på vägen
VOLYMÄNDRINGSARBETE Volymändringsarbete = arbete p.g.a. normalkrafter mot ytor (tryck) vid volymändring. Beteckning: W b (eng. boundary work); per massenhet w b. δw b = F ds = P b Ads = P b dv Exempel:
Läs merKap 6: Termokemi. Energi:
Kap 6: Termokemi Energi: Definition: Kapacitet att utföra arbete eller producera värme Termodynamikens första huvudsats: Energi är oförstörbar kan omvandlas från en form till en annan men kan ej förstöras.
Läs merEnda tillåtna hjälpmedel är papper, penna, linjal och suddgummi. Skrivtid 4 h. OBS: uppgifterna skall inlämnas på separata papper.
KTH Mekanik Fredrik Lundell Mekanik mindre kurs för E1 och Open1 Läsåret 05/06 Tentamen i 5C110 Mekanik mk, kurs E1 och Open 1 006-03-15 Var noga med att skilja på skalärer och vektorer. Rita tydliga figurer
Läs merOptiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?
1 Föreläsning 2 Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material? Strålen in mot ytan kallas infallande ljus och den andra strålen på samma sida är reflekterat
Läs merMiljöfysik. Föreläsning 4
Miljöfysik Föreläsning 4 Fossilenergi Energianvändning i Sverige och omvärlden Förbränningsmotorn Miljöaspekter på fossila bränslen Att utnyttja solenergi Definitioner Instrålnings vinkelberoende Uppkomst
Läs mer