A félév részletes programja

(folyamatos feltöltés alatt)

 

TERMODINAMIKA: ALAPOK

-         Termodinamikai alapfogalmak (1-2. óra)

Olvasni: órai jegyzet

1.      A termodinamika tárgyköre

2.      Alapfogalmak: rendszer, környezet, fal

3.      Alapfogalmak: fázis, komponens, szabadsági fok

4.      A termodinamikai rendszer jellemzése: állapotjelzők

-         A termodinamika axiómái (3.-4. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 5-23. oldal

1.      A termodinamika I. axiómája

a.       egyszerű termodinamikai rendszerek egyensúlya

b.      az I. axióma

c.       a belső energia mérhetősége, a térfogati munka, a hő

2.      A termodinamika II., III. és IV. axiómája

a.       a termodinamika alapproblémája

b.      a II. axióma

c.       a III. axióma és diszkussziója

d.      a IV. axióma

-         Fundamentális egyenletek, állapotegyenletek (5.-7. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 23-40. oldal

1.      A fundamentális egyenlet két reprezentációban

a.       Az energia reprezentáció

b.      Az entrópia reprezentáció

2.      A termodinamikai egyensúly feltételei intenzív paraméterekkel

a.       A termikus egyensúly, a hőmérséklet és egységei

b.      A termikus és mechanikai egyensúly

c.       A termikus és kémiai egyensúly

3.      A fundamentális egyenlet és az állapotegyenlet kapcsolata

a.       Az Euler tétel és a Gibbs-Duhem egyenlet

b.      Ideális gázok állapotegyenlete

c.       Van der Waals fluidumok állapotegyenlete

-         Termodinamikai potenciálfüggvények, a fundamentális egyenletek bővített köre (8.-11. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 41-55. oldal

1.      A termodinamikai egyensúly fogalmának kiterjesztése

a.       Egyensúly izentropikus, állandó nyomású rendszerekben: az entalpia

b.      Egyensúly állandó térfogatú és hőmérsékletű rendszerekben: a szabadenergia

c.       Egyensúly állandó nyomású és hőmérsékletű rendszerekben: a szabadentalpia

2.      A termodinamikai rendszerek egyensúlyának feltételei potenciálfüggvényekkel

a.       Az egyensúly feltételei különböző körülmények között

b.      A fundamentális egyenletek

c.       A potenciálfüggvények kapcsolata hővel és munkával

3.      A potenciálfüggvények számítása mérhető mennyiségekkel

a.       Mérhető mennyiségek: a hőkapacitások, hőtágulási együttható, izoterm kompresszibilitás

b.      A Maxwell összefüggések

4.      A potenciálfüggvények néhány fontos és néhány érdekes átalakítása

a.       U(T,V), H(T,p), S(T,V) és S(T,p) függvények integrálása

b.      A hőkapacitások különbsége

c.       Termodinamikai mennyiségek számítása fundamentális egyenletekből

-         Reális gázok, folyadékok, szilárd anyagok állapotegyenletei (12.-13. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 55-62. oldal

1.      Reális gázok: a kompresszibilitási tényező

2.      Reális gázok: viriálegyenletek

3.      Reális gázok: megfelelő állapotok tétele

4.      Reális gázok: a kémiai potenciál és a fugacitás

5.      Kondenzált fázisok leírásának néhány összefüggése

-         Termodinamikai folyamatok és gépek (13.-16. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 63-78. oldal

1.      A kvázisztatikus folyamatok fogalmának bevezetése

a.       Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok

b.      Kvázisztatikus folyamatok gyakorlati megvalósíthatósága

c.       Kvázisztatikus folyamatok, munka, hő

d.      A legfontosabb egyenlőségek és egyenlőtlenségek

2.      Folyamatok spontaneitásának és a termodinamikai egyensúly kritériumrendszere termodinamikai potenciálfüggvényekkel kifejezve

3.      Termodinamikai gépek

a.       A hőerőgépek legfontosabb jellemzői

b.      A Carnot-ciklus és termodinamikai elemzése

c.       Hűtőgépek, hőszivattyúk

d.      Hőerőgépek a gyakorlatban: a Rankine-féle hőerőgép és hűtőgép

4.      A Joule-Thompson hatás

-         Nem egyszerű rendszerek termodinamikája: Az egyéb munka (17. óra)

Olvasni: órai jegyzet

1.      Az egyéb munkák fajtáinak összefoglalása

2.      A mechanikai  munka

a.       Elasztikus munka

b.      Felületi munka

c.       Gravitációs munka

3.      Az elektromos munka

a.       Töltésátvitellel kapcsolatos elektromos munka

b.      Polarizációs munka

c.       Mágneses munka

-         Felületi feszültség, felületi munka részletesen (17.-18. óra)

Olvasni: órai jegyzet

 

TERMODINAMIKA: ALKALMAZÁSOK

-         Egykomponensű rendszerek fázisegyensúlyai (18.-19. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 111-132. oldal

1.      Fázisok stabilitása: általános termodinamikai megfontolások

2.      A van der Waals fluidum fázisegyensúlya

3.      Fázisdiagramok

a.       Tárgyalás a kémiai potenciállal

b.      Az egykomponensű p-T diagramok jellemzői

c.       Egyensúlyban levő komponensek arányának számolása

4.      Egyensúlyi nyomás és hőmérséklet számítása

a.       Általános kezelés: a Clapeyron egyenlet

b.      Folyadék gőz és szilárd-gőz egyensúly: a Clausius-Clapeyron egyenlet

c.       Az olvadáspont görbe

5.      Első- és másodrendű fázisátalakulások

-         Az elegyek (20.-22. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 78-110. oldal

1.      Az elegyek általános jellemzői

2.      A parciális moláris mennyiségek

a.       A parciális moláris térfogat

b.      A kémiai potenciál

3.      Az ideális gázelegyek

4.      Az ideális elegyek, az ideális elegyedés termodinamikai jellemzői

5.      A referenciaállapotok fogalma, az aktivitás

6.      Reális gázelegyek

7.      A reális elegyek, a reális elegyedés termodinamikai jellemzői

-         Az elegyek fázisegyensúlyai (23.-25. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 132-149. oldal

1.      Ideális elegyek kétkomponensű folyadék-gőz egyensúlya

a.       A Raoult-törvény

b.      Gőznyomás diagramok

c.       Forráspont diagramok

2.      Reális elegyek kétkomponensű folyadék-gőz egyensúlya

a.       A Henry-törvény, ideálisan híg elegyek

b.      A gőznyomás és a forráspont diagramok típusai

3.      Korlátlan elegyedés: szilárd-folyadék egyensúly, elegykristályok

-         Az elegyek fázisegyensúlyai (26.-28. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Keszei jegyzet 132-149. oldal + Atkins könyv megfelelő fejezetei

1.      Reális elegyek korlátolt elegyedése I.

a.       Folyadékok korlátolt elegyedése

b.      Folyadék-szilárd fázisdiagramok

2.      Kolligatív tulajdonságok

a.       Fagyáspont-csökkenés

b.      Forráspont-emelkedés

c.       Gőznyomás-csökkenés

d.      Ozmózis nyomás

3.      Reális elegyek korlátolt elegyedése II.

a.       Folyadék-szilárd egyensúly: az oldhatóság

b.      Gázok oldhatósága folyadékokban

c.       Folyadék-folyadék korlátozott elegyedés: forráspont- és gőznyomás diagramjai

d.      Speciális eset: megoszlási egyensúly

e.       Reaktív rendszerek fázisdiagramjai

-         A kémiai reakciók egyensúlya (28.-30. óra)

Olvasni: órai jegyzet + Atkins könyv megfelelő fejezetei

1.      Kémiai reakciók egyensúlya

a.       Kémiai reakciók szabadentalpia-változása

b.      Kémiai reakciók jellemző termodinamikai mennyiségei

c.       Standard állapotok, a termodinamikai egyensúlyi állandó

d.       Az egyensúlyi és a nem-egyensúlyi összetétel

2.      Az egyensúlyi állandó

a.       Különböző termodinamikai egyensúlyi állandók

b.      Különböző egyensúlyi állandók közötti összefüggések

3.      Az egyensúlyi állandó hőmérséklet- és nyomásfüggése

4.      Egyensúlyi reakciók: alkalmazások

a.       Az egyensúlyi állandó mérése

b.      Az egyensúlyi állandó számítása

c.       Az egyensúly eltolása, megfordítható reakciók

-         A fenomenologikus termodinamika felépítése (31. óra)

Olvasni: órai jegyzet

 

BEVEZETÉS AZ IRREVERZIBILIS TERMODINAMIKÁBA

-         Az irreverzibilis termodinamika alapjai, a transzportfolyamatok fenomenologikus leírása (31.-33. óra)

Olvasni: órai jegyzet

1.      Vektoralgebra, ismétlés

2.      Reverzibilis vs. irreverzibilis folyamatok

3.      Általánosított erők és fluxusok az irreverzibilis termodinamikában

4.      Az Onsager-törvények

5.      A diffúzió

6.      A hővezetés

7.      Az elektromos áram

8.      Az impulzus transzportja

9.      Kereszteffektusok

 

 

- A kanonikus sűrűségfüggvény tulajdonságai (38-39. óra)

        Olvasni: órai jegyzet, Keszei Ernő ppt file

1. Az energia várható érték fluktuációja

2. Az ekvipartíció tétele és következményei

3. A Maxwell-Boltzmann sebességeloszlás

4. A kémiai reakció egyensúlyi állandójának kifejezése kanonikus sokaságban