Thermodynamica

1 / 18

Slide 1: Tekstslide

Natuur, Leven en TechnologieMiddelbare schoolvwoLeerjaar 6

In deze les zitten 18 slides, met tekstslides.

Lesduur is: 50 min

Onderdelen in deze les

Thermodynamica

Slide 1 - Tekstslide

Eerste hoofdwet

De wet van behoud van energie

- Er kan geen energie verdwijnen of toegevoegd worden in een gesloten systeem

Warmte is gelijk aan de som van de verandering in inwendige energie en de uitwendige arbeid.

Q \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} W^{​ u ​ ​}

Slide 2 - Tekstslide

Eerste hoofdwet

Invullen geeft

W \frac{​ ​ ​}{​ ​} = p \frac{​ ​ ​}{​ ​} \cdot \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ V

Q \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} W^{​ u ​ ​}

Q \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} p \frac{​ ​ ​}{​ ​} \cdot \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ V

Slide 3 - Tekstslide

Eerste hoofdwet

Enthalpie

De inwendige energie plus de ingenomen ruimte

Bij constante druk geldt dan (SK en BIO processen):

H \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} p \frac{​ ​ ​}{​ ​} \cdot \frac{​ ​ ​}{​ ​} V

H \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} p \frac{​ ​ ​}{​ ​} \cdot \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ V

Slide 4 - Tekstslide

Eerste hoofdwet

We hadden:

En:

Dus we kunnen de enthalpie verandering meten door de warmte te meten.

Q \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} p \frac{​ ​ ​}{​ ​} \cdot \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ V

H \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ E^{​ i n w ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} p \frac{​ ​ ​}{​ ​} \cdot \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ V

Q \frac{​ ​ ​}{​ ​} = Δ H

Slide 5 - Tekstslide

Tweede hoofdwet

Een systeem streeft naar verlaging van de enthalpie

De entropie van een systeem neemt toe.

Entropie is de maat van het aantal realiseringsmogelijkheden van een systeem.

Δ H < 0

Slide 6 - Tekstslide

Tweede hoofdwet

Een systeem streeft naar verlaging van de enthalpie

De entropie van een systeem neemt toe.

Voorbeeld verwaring van een stof:

Temperatuur omhoog --> Deeltjes bewegen meer

--> Meer realiseringsmogelijkheden --> Entropie neemt toe.

Δ H < 0

Slide 7 - Tekstslide

Tweede hoofdwet

Een systeem streeft naar verlaging van de enthalpie

De entropie van een systeem neemt toe.

Voorbeeld faseverandering:

Vaste stof -> Deeltjes vaste plaats -> Weinig realiseringsmogelijkheden

Vloeistof -> Deeltjes geen vaste plaats -> Veel realiseringsmogelijkheden

Dus entropie neemt toe bij het smelten van een stof

Δ H < 0

Slide 8 - Tekstslide

Hoogste entropie?

Slide 9 - Tekstslide

Entropie

Een systeem streeft naar verhoging van de entropie

Spontante processen (bijvoorbeeld exotherm)

Δ S > 0

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ S^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} > 0

Slide 10 - Tekstslide

Meten van Entropie

Warmte veranderingen zijn een maat voor de entropie

Stroomt er warmte uit het systeem (exotherm) dan neemt de warmte in de omgeving toe en neemt de entropie van de omgeving toe.

Stroomt er warmte naar het systeem (endotherm) dan neemt de warmte in de omgeving af en neemt de entropie van de omgeving af.

En warmte kunnen we meten!

Slide 11 - Tekstslide

Meten van Entropie

Dus de entropie van de omgeving is:

De warmte die naar de omgeving is toegegaan is van het systeem af gegaan

Δ S^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ Q ^{​ o m g e v i n g ​ ​} ​ ​}{​ T ​}

Q^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} - Q^{​ s y s t e e m ​ ​}

Slide 12 - Tekstslide

Meten van Entropie

De warmte die naar de omgeving is toegegaan is van het systeem af gegaan

Met de eerste hoofdwet:

geeft

Q^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ ​ ​}{​ ​} - Q^{​ s y s t e e m ​ ​}

Q^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = Δ H^{​ s y s t e e m ​ ​}

Q^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = - Δ H^{​ s y s t e e m ​ ​}

Slide 13 - Tekstslide

Meten van Entropie

Met de formule voor exotherm proces:

Wordt dit voor een endotherm proces:

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ S^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} > 0

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ S^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} < 0

Slide 14 - Tekstslide

Meten van Entropie

Invullen

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} Δ S^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} < 0

Δ S^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = \frac{​ Q ^{​ o m g e v i n g ​ ​} ​ ​}{​ T ​}

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} \frac{​ Q ^{​ o m g e v i n g ​ ​} ​ ​}{​ T ​} < 0

Slide 15 - Tekstslide

Meten van Entropie

Invullen

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} - \frac{​ ​ ​}{​ ​} \frac{​ Δ H ^{​ s y s t e e m ​ ​} ​ ​}{​ T ​} < 0

Q^{​ o m g e v i n g ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} = - Δ H^{​ s y s t e e m ​ ​}

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} + \frac{​ ​ ​}{​ ​} \frac{​ Q ^{​ o m g e v i n g ​ ​} ​ ​}{​ T ​} < 0

Slide 16 - Tekstslide

Meten van Entropie

Je kan dus zonder gegevens van de omgeving iets zeggen over de entropie en enthalpie van het systeem.

Δ S^{​ s y s t e e m ​ ​} \frac{​ ​ ​}{​ ​} - \frac{​ ​ ​}{​ ​} \frac{​ Δ H ^{​ s y s t e e m ​ ​} ​ ​}{​ T ​} < 0

Slide 17 - Tekstslide

Voorbeelden

Verbranding aardgas:

- Enthalpie neemt af (exotherm, dus inwendige energie neemt af)

- Entropie neemt toe (veel energie in de omgeving)

Slide 18 - Tekstslide

Thermodynamica

Onderdelen in deze les

Slide 1 - Tekstslide

Slide 2 - Tekstslide

Slide 3 - Tekstslide

Slide 4 - Tekstslide

Slide 5 - Tekstslide

Slide 6 - Tekstslide

Slide 7 - Tekstslide

Slide 8 - Tekstslide

Slide 9 - Tekstslide

Slide 10 - Tekstslide

Slide 11 - Tekstslide

Slide 12 - Tekstslide

Slide 13 - Tekstslide

Slide 14 - Tekstslide

Slide 15 - Tekstslide

Slide 16 - Tekstslide

Slide 17 - Tekstslide

Slide 18 - Tekstslide

Meer lessen zoals deze

Les 2 Thermodynamica H15.1

Les 6 Thermodynamica H15.7-9

Les 5 Thermodynamica H15.3-6

Les 6 Thermodynamica H15.7-9

Les 5 Thermodynamica H15.3-6

Les 2 Thermodynamica H15.1

Les 3 Thermodynamica H15.2

Les 3 Thermodynamica H15.2