Θερμοδυναμική των Υλικών (ΕΜΥ-241)

Διδασκόμενη ύλη

Το μάθημα περιλαμβάνει μια εκτεταμένη συζήτηση κλασσικής θερμοδυναμικής με έμφαση στις αλλαγές εντροπίας και την ισορροπία φάσεων καθώς και μια σύντομη εισαγωγή σε βασικά στοιχεία της στατιστικής θερμοδυναμικής, εστιάζοντας στην κατανομή Boltzmann και την μικροσκοπική περιγραφή της εντροπίας και εξαγωγή καταστατικών εξισώσεων.

• Αντικείμενο της Θερμοδυναμικής, συστήματα και ισορροπία, εντατικές και εκτατικές ιδιότητες. Κλασσική και στατιστική προσέγγιση.
• Μηδενικός νόμος και Θερμοκρασία.
• Ιδανικά και πραγματικά αέρια.
• Πρώτος νόμος, εσωτερική ενέργεια, ενθαλπία.
• Δεύτερος νόμος, εντροπία και αντιστρεπτότητα, Τρίτος νόμος.
• Ελεύθερη ενέργεια, χημικό δυναμικό.
• Μετατροπές φάσεων, ισορροπία συστημάτων ενός συστατικού.
• Μείγματα, διαλύματα, κράματα. Αθροιστικές ιδιότητες, διαγράμματα φάσεων, νόμος φάσεων, κατασκευή διαγραμμάτων φάσεων, σταθερότητα.
• Βασικά στοιχεία και έννοιες πιθανοτήτων και στατιστικής φυσικής. Στατιστικά σύνολα. Κατανομή Boltzmann.
• Ενέργεια και εντροπία. Θεμελειώδεις εξισώσεις, μεταπτώσεις φάσεων.

Ιστοσελίδα μαθήματος

Το eclass του μαθήματος.

Μαθησιακά αποτελέσματα

Οι φοιτητές με το πέρας του μαθήματος αναμένεται να:

1. Εξοικειωθούν με τους νόμους της θερμοδυναμικής και τις εφαρμογές τους με έμφαση στα διαγράμματα φάσεων υλικών.
2. Γνωρίζουν τις συνθήκες θερμοδυναμικής ισορροπίας για διάφορες κατηγορίες υλικών.
3. Έχουν εμπεδώσει την αυστηρή διατύπωση των θερμοδυναμικών νόμων με την κλασσική και τη στατιστική προσέγγιση,
   και μπορούν να επιλύουν προβλήματα ενεργειακών και εντροπικών μεταβολών.
4. Εξοικειωθούν με τις έννοιες εντροπίας και θερμικής ενέργειας και τις εφαρμογές τους στη μελέτη ισορροπίας σε υλικά.

Το μάθημα σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πλαίσιο Προσόντων Δια Βίου Μάθησης είναι επιπέδου 6 ως μάθημα πρώτου κύκλου σπουδών.

Μέθοδοι Aξιολόγησης

• Πρόοδος (επιλογής υποχρεωτική, 40% τελικής βαθμολογίας)
• Ασκήσεις (επιλογή)
• Τελικό διαγώνισμα (υποχρεωτικό, 60% ή 100% αν δεν επιλεγεί η πρόοδος)

Βιβλιογραφία

1. Σημειώσεις διαλέξεων.
2. P. W. Atkins, Φυσικοχημεία, ΠΕΚ, 2014.
3. Α. Πολυζάκης, Θερμοδυναμική και προχωρημένη θερμοδυναμική, HeatCoolPower 2013.
4. E. Fermi, Θερμοδυναμική, ΠΕΚ, 2002.
5. Η. Π. Γυφτόπουλος, G. P. Beretta, Θερμοδυναμική, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ 2007.
6. J. M. Smith, H. C. van Ness, M. M. Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 5th edition, McGraw-Hill, 1996 (Ελληνική μετάφραση, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ 2013).
7. A. B. Pippard, The Elements of Classical Thermodynamics, Cambridge, 1957.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

• Journal of Chemical Physics,
• J. Phys. Chem.,
• Chem. Eng. Education,
• Physics Today,
• Chem. & Eng. News,
• Materials Today.