termodynamik

Question 1

Hvad er de vigtigste antagelser for en ideel gas?

Answer 1

Partikler er meget små, har samme masse, bevæger sig tilfældigt, og interagerer kun ved kollisioner.

Question 2

Hvordan defineres tryk i en gas?

Answer 2

Som kraften fra molekylernes stød mod beholderens vægge.

Question 3

Hvad måler temperaturen i en gas?

Answer 3

Den gennemsnitlige kinetiske energi af molekylerne.

Question 4

Hvad er den ideelle gaslov?

Answer 4

pV=nRT

tryk (p)
volumen (V)
temperatur (T)
stofmængde (n)

Question 5

Hvilken enhed har gaskonstanten 𝑅?

Answer 5

J/(mol·K)

Question 6

hvilken enhed har værdierne:

tryk (p)
volumen (V)
temperatur (T)
stofmængde (n)

Answer 6

p (tryk) har enhed Pa = N/m² = J/m³

V (volumen) har enhed m³’

T (temperatur) har enhed K

n (stofmængde) har enhed mol

Question 7

Hvad er intern energi (U)?

Answer 7

Summen af mikroskopisk kinetisk og potentiel energi i systemet.

Question 8

Er varme (q) og arbejde (w) former for energi?

Answer 8

Nej, de er måder at overføre energi på.

Question 9

Er U en tilstands- eller vejfunktion?

Answer 9

Tilstandsfunktion (afhænger kun af begyndelse og sluttilstand).

Question 10

Formel for ændring i intern energi?

Answer 10

ΔU=Uslut​−Ustart​

Question 11

Afhænger intern energi for en ideel gas af volumen?

Answer 11

Nej, kun af temperatur

Question 12

Hvad er U(T=0 K)?

Answer 12

0 (ingen molekylær bevægelse).

Question 13

Hvad siger 1. hovedsætning?

Answer 13

At energi ikke kan skabes eller forsvinde, kun overføres eller omdannes.

Question 14

Hvad er formlen for 1. hovedsætning?

Answer 14

ΔU=q+w

Question 15

Hvornår er 𝑞 positivt?

Answer 15

Når varme tilføres systemet

Question 16

Hvornår er 𝑤 positivt?

Answer 16

Når arbejde udføres på systemet.

Question 17

Hvad betyder det, at U er en “state function”?

Answer 17

Den afhænger kun af systemets start- og sluttilstand, ikke vejen dertil.

Question 18

Formel for arbejde mod et konstant eksternt tryk?

Answer 18

w= - p_ext·ΔV

Question 19

Hvornår er arbejde negativt?

Answer 19

Når systemet udfører arbejde på omgivelserne.

Question 20

Hvordan overføres energi som varme vs. arbejde?

Answer 20

Varme = tilfældig molekylær bevægelse.
Arbejde = ordnet bevægelse

Question 20

Hvad er forskellen på reversibelt og irreversibelt arbejde?

Answer 20

Reversibelt = langsomt og effektivt (maksimalt arbejde).

Irreversibelt = hurtigt og mindre effektivt.

Question 20

Hvad gælder for q og w ved isoterm proces?

Answer 20

q=−w(fordi ΔU = 0).

Question 20

Formel for isoterm reversibel ekspansion?

Answer 20

w=-nRTln⁡(V_f/V_i )

Question 21

Hvad er definitionen af 𝐶_𝑉?

Answer 21

C_V=(∂U/∂T)_V dvs Varme­kapaciteten ved konstant volumen er det tal, der fortæller, hvor meget den indre energi 𝑈 ændrer sig, når temperaturen 𝑇 ændrer sig en lille smule, mens vi holder volumen fastlåst.
​

Question 21

Hvordan måles varme, hvis man ikke kan måle arbejde eller intern energi direkte?

Answer 21

Via ændring i temperatur.

Question 21

Hvad sker der med tilført varme ved konstant volumen?

Answer 21

Hele varmen går til Δ𝑈

Question 22

Hvad er entalpi, og hvorfor indfører man den?

Answer 22

H=U+pV. Bruges ved konstant tryk, fordi varmeoverførsel = Δ𝐻

Question 23

Hvad siger 1. hovedsætning af termodynamik?

Answer 23

ΔU = q + w (indre energi ændres af varme og arbejde).

Question 24

Hvad betyder symbolerne P, V, T, n, R?

Answer 24

Tryk, volumen, temperatur, antal mol, gaskonstant.

Question 25

Hvad er q og w?

Answer 25

q = varme, w = arbejde.

Question 26

Hvad er ΔU?

Answer 26

Ændring i indre energi.

Question 27

Hvad er ΔH?

Answer 27

Ændring i entalpi.

Question 28

Hvad er forskellen på Cᵥ og Cₚ?

Answer 28

Cᵥ er varmekapacitet ved konstant volumen, Cₚ er ved konstant tryk.

Question 29

Hvad betyder isoterm proces?

Answer 29

Temperaturen (T) er konstant.

Question 30

Hvad betyder isobar proces?

Answer 30

Trykket (P) er konstant.

Question 31

Hvad betyder adiabatisk proces?

Answer 31

Ingen varmeudveksling, q = 0.

Question 32

Hvad er forskellen på reversibel og irreversibel proces?

Answer 32

Reversibel = ideel, kan vendes uden tab. Irreversibel = realistisk, altid med energitab.

Question 33

Hvornår bruger man entalpi (H)?

Answer 33

Når processen foregår ved konstant tryk.

Question 34

Hvornår svarer varmen til ΔU?

Answer 34

Ved konstant volumen.

Question 35

Hvornår svarer varmen til ΔH?

Answer 35

Ved konstant tryk.

Question 36

Hvorfor kræver opvarmning ved konstant tryk mere varme end ved konstant volumen?

Answer 36

Fordi noget af varmen bruges på ekspansionsarbejde.

Question 37

Hvad er formlen for ideel gas?

Answer 37

pV = nRT

Question 38

Hvad er formlen for arbejde udført af et system ved konstant tryk?

Answer 38

w = -pₑₓ·ΔV

Question 39

Hvad er sammenhængen mellem indre energi, varme og arbejde?

Answer 39

ΔU = q + w

Question 40

Hvad er formlen for infinitesimalt arbejde? - Infinitesimalt arbejde er et meget, meget lille bidrag til arbejdet, der udføres, når systemet ændrer sig en lille smule (fx volumen ændres en anelse).

Answer 40

dw = -p·dV

Question 41

Hvad er varmekapaciteten ved konstant volumen?

Answer 41

Cᵥ = (∂U/∂T)ᵥ

Question 42

Hvordan beregnes ændringen i indre energi ved konstant volumen?

Answer 42

dU = n·Cᵥ,ₘ·dT

Question 43

Hvad er definitionen af entalpi (H)?

Answer 43

H = U + pV

Question 44

Hvad fortæller entalpiændringer (ΔH) os ved en kemisk reaktion?

Answer 44

Hvor meget varme der frigives eller optages under reaktionen.

Question 45

Hvornår er en reaktion exoterm?

Answer 45

Når systemet frigiver varme, ΔH < 0.

Question 46

Hvornår er en reaktion endoterm?

Answer 46

Når systemet optager varme, ΔH > 0.

Question 47

Hvad er entalpiændringer ved fysiske ændringer knyttet til?

Answer 47

Faseovergange (smeltning, fordampning, kondensation, sublimering).

Question 48

Hvad er sublimering?

Answer 48

Når et stof går direkte fra fast form til gasform, kræver energi (ΔH > 0)

Question 49

Hvad er en fase i kemi/fysik?

Answer 49

En fase er en form for stof, der er ensartet i kemisk sammensætning og fysisk tilstand.

Question 50

Hvor mange faser har en ideel gasblanding af flere molekyler?

Answer 50

Én fase (fordi alle molekyler er jævnt blandet).

Question 51

Hvor mange faser har et stykke is?

Answer 51

Én fase (fast stof, ensartet).

Question 52

Hvor mange faser har en blanding af isterninger i vand?

Answer 52

To faser (fast stof + væske).

Question 53

Hvad betyder en spontan faseovergang?

Answer 53

Når et stof ændrer fase ved en karakteristisk temperatur og tryk, fx is smelter ved 273 K og vand koger ved 373 K (ved 1 atm).

Question 54

Hvad sker der med varmekapaciteten 𝐶𝑝 under en faseovergang?

Answer 54

Den stiger kraftigt, fordi energi bruges til at bryde eller danne bindinger – ikke til at øge temperaturen.

Question 55

Hvad er forskellen på energi før og under en faseovergang?

Answer 55

Før/efter → energi går til molekylers kinetiske bevægelse (temperaturstigning). Under → energi går til strukturændringer (bindinger).

Question 56

Hvad sker der ved proteiners faseovergang (denaturering)?

Answer 56

Proteiner folder sig ud, varmekapaciteten topper, fordi energi bruges på unfolding.

Question 57

Hvad betyder 𝐶𝑝

Answer 57

Varmekapacitet ved konstant tryk. Det er ændringen i enthalpi pr. temperaturændring: 𝐶𝑝=dT/dH ​

Question 58

Hvad står bogstaverne for i 𝐶𝑝=dT/dH ​

Answer 58

𝐶𝑝: varmekapacitet ved konstant tryk H: enthalpi (systemets energi + PV) T: temperatur dH,dT: små ændringer i enthalpi og temperatur

Question 59

Hvorfor er 1. lov ikke nok, og hvad tilføjer 2. lov?

Answer 59

1. lov beskriver kun energiens bevarelse, ikke retningen af processer. 2. lov indfører entropi (S), som forklarer hvorfor naturlige processer er irreversibel og går mod større uorden.

Question 60

Hvad sker der med entropien under en spontan proces?

Answer 60

Entropien i universet stiger altid. For et isoleret system øges entropien indtil ligevægt. Matematik: 𝑑𝑆≥𝑑𝑞/𝑇

Question 60

Hvad betyder ΔS=q_rev/T ​ ​

Answer 60

Entropiændringen er lig den reversible varme overført divideret med temperaturen, hvor processen sker.

Question 61

Hvornår bruger man ΔS=Δ_trsH/ T_trs

Answer 61

Ved faseændringer (smeltning, fordampning, sublimering). Her er Δ_trsH ​ H entalpiforandringen og T_trs overgangstemperaturen.

Question 62

Hvornår er ΔS>0?

Answer 62

Når systemet bliver mere uordnet (f.eks. smeltning, fordampning, gasudvidelse).

Question 62

Hvornår er ΔS<0?

Answer 62

Når systemet bliver mere ordnet (f.eks. frysning, kondensering, gas → væske).

Question 62

Hvad betyder det, når ΔG<0?

Answer 62

Reaktionen er spontan

Question 63

Hvornår er et system i ligevægt ifølge Gibbs fri energi?

Answer 63

ΔG= 0

Question 64

Hvilken forskel er der mellem Gibbs fri energi og Helmholtz fri energi?

Answer 64

Gibbs bruges ved konstant tryk og temperatur (G=H−TS); Helmholtz ved konstant volumen og temperatur (A=U−TS).

Question 65

Hvordan spiller entalpi og entropi sammen i ΔG=ΔH−TΔS?

Answer 65

En proces er spontan, hvis varmefrigivelse (ΔH<0) eller øget uorden ( ΔS>0) dominerer.

Question 66

Hvilke tre typer ikke-kovalente interaktioner bidrager til biomolekylers enthalpi?

Answer 66

Hydrogenbindinger, elektrostatiske interaktioner og van der Waals kræfter

Question 67

Hvad er biomolekylers vigtigste bidrag til entropi?

Answer 67

Konformationsfrihed – jo flere mulige arrangementer, jo højere entropi.

Question 67

Hvilke enthalpiske og entropiske ændringer sker under DNA-hybridisering?

Answer 67

ΔH < 0 (energi frigives pga. hydrogenbindinger og base stacking), ΔS < 0 (tab af konformationsfrihed).

Question 68

Hvad repræsenterer Gibbs fri energi (ΔG)?

Answer 68

Den maksimale mængde energi til rådighed til ikke-ekspansionsarbejde ved konstant temperatur og tryk.

Question 69

Hvilken formel beskriver ekspansionsarbejde?

Answer 69

w=∫PdV P = tryk dV = en lille ændring i volumen

Question 70

Hvad er eksempler på ikke-ekspansionsarbejde i biokemi?

Answer 70

Elektrisk arbejde (iontransport, nerveimpulser) og kemisk arbejde (reaktioner, molekyltransport).

Question 71

Hvad er kriteriet for at en proces er spontan ved konstant T og P?

Answer 71

ΔG < 0

Question 72

Hvad er ligningen, der kombinerer 1. og 2. hovedsætning for dG?

Answer 72

dG=VdP−SdT.

Question 73

Hvad viser dG=VdP−SdT i praksis?

Answer 73

At Gibbs fri energi afhænger af ændringer i tryk og temperatur.