Φυσικοχημεία

Module Details

  • Να μπορεί να εξάγει τη μέση και την πιο πιθανή μοριακή ταχύτητα σε ένα αέριο, και να υπολογίζει τη μέση κινητική ενέργεια του αερίου από τη θερμοκρασία του.

  • Να υπολογίζει τον μέσο αριθμό συγκρούσεων μεταξύ των μορίων ενός αερίου, καθώς και τον μέσο αριθμό συγκρούσεων μεταξύ μορίων ενός αερίου και μιας επιφάνειας για δεδομένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

  • Να υπολογίζει τις κύριες ιδιότητες μεταφοράς ενός αερίου (συντελεστή διάχυσης, συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, συντελεστή ιξώδους) για δεδομένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

  • Να χρησιμοποιεί την εξίσωση της διάχυσης, και να υπολογίζει την κινητικότητα ιόντων σε ηλεκτρολυτικά διαλύματα. 

  • Να εφαρμόζει τις εξισώσεις Einstein και Nerst-Einstein.

  • Να μπορεί να διακρίνει ασθενείς και ισχυρούς ηλεκτρολύτες.

  • Να έχει εξοικειωθεί με τις αρχές της Στατιστικής Θερμοδυναμικής.

  • Nα μπορεί να εφαρμόζει τις αρχές της Στατιστικής Θερμοδυναμικής για την εκτίμηση των μακροσκοπικών θερμοδυναμικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων ενός ιδανικού συστήματος από τη γνώση λίγων δεδομένων για αυτό σε μοριακό επίπεδο.

  • Να μπορεί να χρησιμοποιεί τις αρχές της Στατιστικής Θερμοδυναμικής για την εκτίμηση της σταθεράς ισορροπίας μιας χημικής αντίδρασης από την γνώση λίγων δεδομένων (σε μοριακό επίπεδο) για τα σώματα που συμμετέχουν στην αντίδραση.

  • Να γνωρίζει τις βασικές έννοιες και τις αρχές της Στατιστικής Θερμοδυναμικής που διέπουν μη ιδανικά φυσικοχημικά συστήματα.

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές πρέπει να έχουν αποκτήσει τις απαραίτητες γενικές ικανότητες, ώστε να μπορούν να ανταποκριθούν στις παρακάτω προκλήσεις:

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
  • Εκτέλεση αυτόνομης εργασίας.
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Απαιτούνται στοιχειώδεις γνώσεις από τα μαθηματικά (παράγωγοι και ολοκληρώματα) και τη θερμοδυναμική Ι και ΙΙ.

  • Εισαγωγή στην κινητική θεωρία των αερίων. Βασικές παραδοχές. Μοριακές ταχύτητες σ’ ένα αέριο. Μοριακές κινητικές ενέργειες σ’ ένα αέριο.

  • Μοριακή κίνηση και πίεση. Μοριακές συγκρούσεις. Μέση ελεύθερη διαδρομή.

  • Συγκρούσεις μορίων με επιφάνεια. Ρυθμός διαπίδυσης.

  • Ιδιότητες μεταφοράς. Συντελεστής διάχυσης. Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας. Συντελεστής ιξώδους. Αδιάστατοι λόγοι των συντελεστών μεταφοράς.

  • Μοριακή κίνηση και διάχυση σε υγρά. Η θεωρία Einstein για τη διάχυση. Εξίσωση της διάχυσης.

  • Ηλεκτρολυτικά διαλύματα. Κινητικότητα ιόντων. Εξισώσεις Einstein και Nerst-Einstein.

  • Ασθενείς και ισχυροί ηλεκτρολύτες. Νόμος του Kohlrausch.

  • Από την κινητική θεωρία των αερίων στη Στατιστική Θερμοδυναμική. Στατιστικά σύνολα.

  • Μικροσκοπική περιγραφή της Ύλης: Μικροκαταστάσεις. Κατανομή πληθυσμών κατά Boltzmann.

  • Σύνδεση μικροσκοπικής και μακροσκοπικής περιγραφής: Το κανονικό άθροισμα μικροκαταστάσεων και οι συνιστώσες του.

  • Το ιδανικό αέριο από τη σκοπιά της Στατιστικής Θερμοδυναμικής. Προσδιορισμός θερμοδυναμικών ιδιοτήτων ιδανικών αερίων απ΄ευθείας από τη χημική τους δομή.

  • Σταθερά χημικής αντίδρασης και Στατιστική θερμοδυναμική.

  • Το μη ιδανικό αέριο από τη σκοπιά της Στατιστικής Θερμοδυναμικής. Εισαγωγή στην υπολογιστική επιστήμη των υλικών.

Χρήση Η/Υ και video projector

Χρήση ιστοσελίδων

Teaching Organization

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις

52
Επίλυση ασκήσεων στο σπίτι

39
Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας

39
Εξετάσεις

3
Σύνολο Μαθήματος

135

Total Module Workload (ECTS Standards):

135 Hours

Γλώσσα αξιολόγησης είναι η Ελληνική.

Η αξιολόγηση περιλαμβάνει:

  • Τελική γραπτή εξέταση

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται ρητά στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών.

  1. P. Atkins, J. de Paula, J. Keeler, “Φυσικοχημεία”, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 11η Έκδοση (2024).

  2. Βλ. Μαυραντζάς, “Στατιστική Θερμοδυναμική”, Εκδόσεις Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου (ΕΑΠ).