PHYS-A0120 - Termodynamiikka (TFM), Luento-opetus, 24.10.2023-4.12.2023
This course space end date is set to 04.12.2023 Search Courses: PHYS-A0120
Viikon 4 tiistain luennon esitehtävä
Kurssin neljännellä viikolla käsittelemme vapaa energioita. Vapaa energia ei käsitteenä ole monimutkainen: kyse on työstä jota systeemi voi tehdä, ottaen huomioon reunaehdot. Reunaehtoja voi olla erilaisia: paine on vakio (kuten monissa kemian prosesseissa), tilavuus on vakio (jos tarkastelemme vaikka bensiinin palamista vakiotilavuuksisen sylinterin sisällä), tai lämpötila on vakio (kuten monissa olomuodonmuutoksissa). Reunaehtojen moninaisuus aiheuttaa vastaavasti vapaa energioiden monimuotoisuuden: entalpia, Helmholtzin vapaa energia ja Gibbsin vapaa energia ovat vain esimerkkejä vapaa energioista.
Lämmitellään aiheen käsittelyä seuraavalla Bozemanin videolla (13 minuuttia). Videon loppu käsittelee biokemiallisia reaktioita, jotka eivät ole viikon luentojemme kannalta tärkeitä, joten ne voi halutessaan hypätä yli.
Oliko entalpia tuttu lukiosta? Videolla selitettiin, että spontaaneissa prosesseissa (Gibbsin) vapaa energia pienenee. Gibbsin vapaa energian muutos koostuu kuitenkin kahdesta termistä \Delta G = \Delta H - T \Delta S. Mutta jos jossakin prosessissa sekä entalpia (tai sisäenergia) että entropia molemmat pienenevät, eli \Delta H < 0 ja \Delta S < 0, niin mistä tiedämme tapahtuuko prosessi spontaanista vai ei? Keksitkö jonkin termodynaamisen prosessin jossa tällainen tilanne tapahtuisi (eli \Delta H < 0 ja \Delta S < 0)? Jos entalpia ei ole tuttu käsite, niin voit korvata sen systeemin sisäenergialla ja sisäenergia puolestaan on systeemin ainesosasten yhteenlasketut kineettiset energiat ja potentiaalienergiat.
Tuliko mieleen kysymyksiä?