Στοιχεία Μαθήματος

Θερμοδυναμική Ι

0
Το μάθημα δεν θα διδαχθεί σε αυτό το εξάμηνο
Διδάσκων (Διδάσκοντες)
bogosian
Προπτυχιακά Μαθήματα
Χειμερινό
2ο Έτος
3o Εξάμηνο (2ο Έτος, Χειμερινό)
Τύπος Μαθήματος
Επιστημονικής Περιοχής
Κατηγορία μαθήματος
Υποχρεωτικά Μαθήματα
Κωδικός Μαθήματος:
CHM_220
Σύνδεσμος URL Περιεχομένου Μαθήματος:
E-Class (CMNG2180)
Μονάδες:
4
Μονάδες ECTS:
7
Διαθέσιμότητα μαθήματος σε φοιτητές Erasmus:
Όχι
Γλώσσα Διδασκαλίας:
Ελληνικά
Εργαστήριο:
Διαλέξεις:
3Ωρ./Εβδ.
Φροντηστήριο:
2Ωρ./Εβδ.
Εργασίες:
1/Εξάμηνο
Τύπος Διδασκαλίας
Ώρες γραφείου για τους φοιτητές:
Λεπτομέρειες Μαθήματος

Με τη μελέτη του μαθήματος αυτού, ο φοιτητής θα μπορεί:

1) να περιγράφει το αντικείμενο, τα θεμέλια και τις βασικές έννοιες της Θερμοδυναμικής και να γράφει και αναπτύσσει τους βασικούς Νόμους πάνω στους οποίους εδράζεται αυτή

2) να κατανοεί την ανάπτυξη της Θερμοδυναμικής, μέσω της Βασικής Θερμοδυναμικής Εξίσωσης, των Νόμων αυτής καθώς και μαθηματικών εργαλείων

3) να μελετά εφαρμογές, όπως υπολογισμούς μεταβολών θερμοδυναμικών ιδιοτήτων σε απλές διεργασίες

4) να περιγράφει τη φυσικοχημεία μεταβολών φάσης κατανοώντας έννοιες όπως η λανθάνουσα θερμότητα και η τάση ατμών και να κάνει σχετικούς υπολογισμούς

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος Θερμοδυναμική Ι οι φοιτητές πρέπει να έχουν αποκτήσει τις ακόλουθες γενικές ικανότητες:

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Αυτόνομη εργασία
  • Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών                
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα.Οι φοιτητές πρέπει να έχουν γνώση διαφορικών εξισώσεων και απλών ολοκληρωμάτων

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 θερμοδυναμικές 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. Έκφραση μετρήσιμων θερμοδυναμικών 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 συναρτήσεων (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)

Περιοδικές παραδόσεις επισκόπησης (σεμιναριακού τύπου) με χρήση ΤΠΕ

Παραδόσεις από πίνακος. Περιοδικές παραδόσεις επισκόπησης (σεμιναριακού τύπου) με χρήση ΤΠΕ

Οργάνωση Διδασκαλίας

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου

Διαλέξεις

50

Φροντιστήριο

15

Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας

98

Συνολικός Φόρτος Εργασίας (ECTS Standards):

163 Ώρες

Γλώσσα αξιολόγησης είναι η Ελληνική.

Η αξιολόγηση περιλαμβάνει:

(1) Δύο προαιρετικές εξετάσεις προόδου, την 6η και 13η εβδομάδα (ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, Επίλυση Προβλημάτων)

(2) Προσφέρονται θέματα για προαιρετική εκπόνηση μελετών περίπτωσης, οι οποίες περιλαμβάνουν και βιβλιογραφική έρευνα (προσφέρουν bonus α έως 0.3 βαθμούς. α £ 0.3)

(3)Τελική γραπτή εξέταση (Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Επίλυση Προβλημάτων), βαθμός: τ.

Ο μ.ο. των εξετάσεων προόδου, π, (εφόσον είναι μεγαλύτερος του 4.9) λαμβάνεται υπόψη μαζί με το (2) για τη βελτίωση της τελικής επίδοσης στο μάθημα: [τελικός βαθμός]: Β = τ + 0.1π + α

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται στο eclass του μαθήματος: https://eclass.upatras.gr/courses/CMNG2180/ και στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών.

  1. J. M. Smith, H. Van Ness, M. M. Abbott,«Εισαγωγή στη Θερμοδυναμική» (Μτφρ.), Εκδόσεις Α.Τζιόλα &Υιοί, 2011
  2. Α. Παπαϊωάννου, «Θερμοδυναμική – Τόμος Ι», Εκδόσεις Γκελμπέση, 2007
  3. P. Atkins, J. de Paula, “ATKINS’ Physical Chemistry”, 8th Edition, Oxford University Press, 2006. 
  4. K. Denbigh, “The Principles of Chemical Equilibrium”, Cambridge University Press, 1957.