Γενικά
Θερμοδυναμική
Διδάσκων : Γ. Φλούδας
Περιγραφή μαθήματος: Γενικά, μακροσκοπική/μικροσκοπική θεώρηση, ορισμός και μέτρηση της θερμοκρασίας, θερμοκρασία ιδανικού αερίου, καταστατικές συναρτήσεις, τέλεια διαφορικά, θερμοδυναμική ισορροπία, Έργο σε υδροστατικά και μη υδροστατικά συστήματα, αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές μεταβολές, 1ος θερμοδυναμικός νόμος, θερμοχωρητικότητες CP, CV, εξίσωση αδιαβατικής μεταβολής, εφαρμογές 1ου νόμου (ταχύτητα διαμήκους κύματος, ελεύθερη εκτόνωση), Καταστατική εξίσωση πραγματικού αερίου, εξίσωση Virial, απόκλιση από την ιδανική συμπεριφορά, συντελεστής απόκλισης Z, Μετατροπές θερμότητας-έργου, 2ος θερμοδυναμικός νόμος, θερμικές μηχανές, διατύπωση Kelvin-Planck, διατύπωση Clausius, ισοδυναμία διατυπώσεων, Κύκλος Carnot, εισαγωγή απόλυτης θερμοκρασίας, θεώρημα Clausius, εντροπία, διατύπωση του Καραθεοδωρή, ανισότητα Clausius, εντροπική αρχή, Υπολογισμός μεταβολών εντροπίας, Εντροπία και αταξία, απόλυτο μηδέν, αρνητικές θερμοκρασίες, 3ος θερμοδυναμικός νόμος, Θερμοδυναμικά δυναμικά, μέγιστο ωφέλιμο έργο, θεμελιώδης εξίσωση της θερμοδυναμικής, εξισώσεις Maxwell, εξισώσεις TdS, εξισώσεις θερμοχωρητικοτήτων, Ψύξη αερίων, εκτόνωση Joule-Thomson (ενθαλπία), Ισορροπία φάσεων, συνθήκη ισορροπίας, εξίσωση Clausius-Clapeyron, Ποιοτικά και ποσοτικά διαγράμματα P-V και P-T, κρίσιμο σημείο, διαγράμματα g-T, g-P, Χημικό δυναμικό, Διάδοση θερμότητας
Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος:
Κατανόηση εννοιών στις παρακάτω περιοχές:
- Θερμοκρασία/Θερμότητα, θερμική και θερμοδυναμική ισορροπία, Αντιστρεπτές και μη μεταβολές, Ιδανικό και πραγματικό αέριο (καταστατικές συναρτήσεις), θερμική διαστολή – συμπιεστότητα, P-V διάγραμμα καθαρής ουσίας – κρίσιμο σημείο, Υπολογισμός έργου σε υδροστατικά και μη συστήματα
- 1ος Θ. ν. και εφαρμογές
- 2ος Θ.ν. και οι διαφορετικές διατυπώσεις του, θερμικές μηχανές και διαφορές από τον κύκλο Carnot,έννοιες ενθαλπίας και εντροπίας και υπολογισμός των μεταβολών τους
- 3ος Θ.ν.
- Οι 4 θεμελιώδεις καταστατικές συναρτήσεις και η σημασία τους, συνθήκη αυθόρμητων μεταβολών – κατεύθυνση διεργασιών, τρόποι ψύξης αερίων, μετατροπές φάσεων – επίδραση της πίεσης (εξίσωση Clausius-Clapeyron) – κρίσιμα φαινόμενα, κατασκευή διαγραμμάτων ισορροπίας φάσεων κοντά στο τριπλό σημείο
Λέξεις κλειδιά : Θερμοκρασία, θερμότητα, θερμική και θερμοδυναμική ισορροπία, αντιστρεπτές και μη μεταβολές, ιδανικό και πραγματικό αέριο, θερμική διαστολή, συμπιεστότητα, P-V διάγραμμα καθαρής ουσίας – κρίσιμο σημείο, έργο σε υδροστατικά και μη συστήματα, θερμοδυναμικοί νόμοι και εφαρμογές, θερμικές μηχανές, κύκλος Carnot, ενθαλπία, εντροπία, θεμελιώδεις καταστατικές συναρτήσεις, συνθήκη αυθόρμητων μεταβολών – κατεύθυνση διεργασιών, τρόποι ψύξης αερίων, μετατροπές φάσεων – επίδραση της πίεσης, εξίσωση Clausius-Clapeyron, κρίσιμα φαινόμενα, διαγραμμάτα ισορροπίας φάσεων