‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫שם הקורס‪:‬‬ ‫קוד הקורס‪:‬‬ ‫שם המרצה‪:‬‬ ‫משרד‪:‬‬ ‫דוא"ל‪:‬‬ ‫מס' טל'‬ ‫היקף הקורס‪:‬‬ ‫דרישות קדם‪:‬‬ ‫פרטי קורס‪:‬‬ ‫תרמודינמיקה ‪Thermodynamics 1 - 1‬‬ ‫‪3012808‬‬ ‫פרופ' צבי קורן‬ ‫מרכז אדלשטיין‪ ,‬קומה מעל קומת המינהל האקדמי‪ ,‬בניין הקפטריה‬ ‫‪[email protected]‬‬ ‫משרד‪ ,03-6110011 :‬נייד‪054-8050066 :‬‬ ‫הרצאה‪ 2 :‬ש"ש (שעה וחצי נטו ברציפות)‪ ,‬תרגול‪ 1 :‬ש"ש‬ ‫נ"ז;‬ ‫‪2.5‬‬ ‫כימיה כללית ‪ ,2‬כימיה פיזילית‪ ,‬מתמטיקה ‪2‬‬ ‫שנה ב'‪ ,‬סמסטר ב'‬ ‫מטרות הקורס‪:‬‬ ‫תרמודינמיקה היא מקצוע העוסק בתחומים רחבים למדי הקשורים להנדסה‪ ,‬כימיה‪ ,‬פיזיקה‪ ,‬ביולוגיה‬ ‫ואפילו גם למדעי הכלכלה והחברה‪ .‬הקורס ידון בתחומים חשובים מאד לתעשייה הכימית המודרנית‬ ‫ולמחקרים מדעיים‪ .‬המילה "תרמודינמיקה" מורכבת משתי מילים המביעים את השינויים באנרגיה של‬ ‫תהליכים כימיים ופיזיקליים‪ .‬הבנת ומדידות האנרגיות הקשורות בתהליכים אלה יאפשרו שליטה על‬ ‫התגובה וליעילות טובה יותר ליצירת המוצר‪ .‬כמו כן‪ ,‬שיקולים תרמודינמיים הכרחיים ליצירת אנרגיה‬ ‫יעילה‪ ,‬כדוגמה‪ ,‬ע"י מכונות שונות‪ ,‬מנועים‪ ,‬ומערכות אלקטרוכימיות‪ .‬קורס ההמשך‪ ,‬תרמודינמיקה ‪,2‬‬ ‫ירחיב את התמונה התרמודינמית‬ ‫ביבליוגרפיה‪:‬‬ ‫ספרות כללית‪:‬‬ ‫‪ ‬כל ספר בתרמודינמיקה כימית )‪ (Chemical Thermodynamics‬או בעקרונות תרמודינמיקה בהנדסה‬ ‫כימית )‪.(Principles of Chemical Engineering Thermodynamics‬‬ ‫‪ ‬הפרקים הרלוונטיים מתוך כל ספר בכימיה פיזיקלית )‪(Physical Chemistry‬‬ ‫ספרות ספציפית‪:‬‬ ‫‪1. Smith J.M., Van Ness H.C. and Abbott M.M. Introduction to Chemical Engineering‬‬ ‫‪Thermodynamics, 7th Edition, McGraw-Hill Publishing, 2005.‬‬ ‫‪2. Atkins P.W. and de Paula J., Atkins' Physical Chemistry, 8th Edition, Oxford University‬‬ ‫‪Press, 2006.‬‬ ‫הרכב הציון‪:‬‬ ‫הציון הסופי בקורס יהיה שקלול של הפריטים הבאים‪:‬‬ ‫‪ ‬תרגילי הגשה בתירגול‬ ‫‬ ‫‪©¨¬°¨©¡ ‬‬ ‫‪ ‬מבחן סופי‬ ‫המבחן מורכב מכל החומר שהועבר בסמסטר‪.‬‬ ‫‪ ‬איכות ההשתתפות‬ ‫תרומתכם החיובית לעליית רמת השיעור בשאלות או תשובות חדות בשיעור ומחוץ לשיעור‪.‬‬ ‫במקרים חמורים‪ ,‬ובהחלט לא‪-‬רצויים‪ ,‬התנהגות לא הולמת בשיעור עלולה להוריד את ציון‬ ‫הסופי‪ ,‬אז "נא להתנהג בהתאם"‪.‬‬ ‫זמן התחלת השיעור‪:‬‬ ‫על מנת שלא יהיו הפרעות לכולנו מאיחורים‪ ,‬החל מהשיעור השני כל הרצאה תתחיל בדיוק בזמן‪ ,‬ולטובת‬ ‫הנוכחים‪ ,‬סטודנטים המאחרים לא יוכנסו לכיתה‪.‬‬ ‫הורדת חומר לימוד‪:‬‬ ‫ניתן להוריד את השקופיות להרצאות מתוך אתר הקורס שיפורסם‪ .‬הודעה תשלח לכם כאשר המצגות יהיו‬ ‫מוכנות‪ .‬מומלץ וחשוב מאד להביא תדפיס שקופיות של הנושא הרלוונטי לכל הרצאה‪.‬‬ ‫שירות במילואים‪:‬‬ ‫ראשית‪ ,‬כל אלה שמשרתים במילואים תבוא עליהם ברכה ותודה על הגנת המדינה‪ .‬אנא לא לדאוג לעניין‬ ‫הבחנים הניתנים בתקופת השירות ותרגילי הגשה; אנו נבוא לקראתכם ונעזור לכם לחזור ללימודים‪.‬‬ ‫בבקשה‪ ,‬עליכם להודיע לי ולמתרגל‪/‬ת בדוא"ל לפני יציאתכם למילואים ונא לצרף עותק של המכתב המציין‬ ‫את תאריכי השירות‪ .‬ושוב תודה לכם וברוך שובכם‪.‬‬ ‫פרופ' צבי קורן – תרמודינמיקה ‪ – 1‬סילבוס והוראות –‬ ‫‪21/07/2010‬‬ ‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫כללי התנהגות בשיעורים‪:‬‬ ‫‪ ‬נוכחות‬ ‫על מנת שתוכלו להצליח ולהפיק את המקסימום במסגרת הלימודים בשנקר‪ ,‬כפי שמחקרים רבים הראו‪,‬‬ ‫נוכחות בהרצאות פרונטליות ובשיעורי תירגול היא הכרחית כדי לרכוש את הידע המועבר‪ ,‬והיא מאפשרת‬ ‫הצלחה בקורס‪ .‬במיוחד‪ ,‬נוכחות בהרצאות מעניקה את "הטעם" של הקורס כאשר קריאת החומר בלבד‬ ‫לא מספקת‪ .‬לפיכך‪ ,‬למרות שנוכחות היא לא "חובה" בצורה פורמלית‪ ,‬לטובתכם עליכם להיות נוכחים‬ ‫בהרצאות ובתירגולים‪ ,‬ולא להסתמך על "קריאת החומר" בלבד‪.‬‬ ‫‪ ‬זמן התחלת השיעור‪:‬‬ ‫על מנת שלא יהיו הפרעות לכולנו מאיחורים‪ ,‬החל מהשיעור השני כל הרצאה תתחיל בדיוק בזמן‪ ,‬ולטובת‬ ‫הנוכחים‪ ,‬לא יתאפשר לסטודנטים המאחרים להיכנס לכיתה‪ .‬אנא תבואו לפני הזמן לשיעור‪ ,‬לפתוח‬ ‫מחברות‪ ,‬כדי שתהיו מוכנים מההתחלה‪ .‬אז אנא תדאגו לכוון את שעונכם לזמן המדוייק‪.‬‬ ‫‪ ‬שאלות בכיתה‬ ‫אשמח לקבל ולענות על שאלות בכיתה ובבקשה לא "לצעוק" את השאלות אלא להצביע בשקט‪ .‬לפעמים‬ ‫לא יהיה די זמן לענות על כל השאלות באמצע ההרצאה‪ ,‬אבל אשמח מאד לעשות כן מיד אחרי תום‬ ‫ההרצאה ואחרי כן במשרדי‪.‬‬ ‫‪ ‬שיחות פרטיות בעת השיעור‬ ‫שיחות בין סטודנטים – אפילו לזמן "קצר" – בעת שהמרצה מנסה להעביר את החומר מפריע לכולם –‬ ‫לסטודנטים‪ ,‬למרצה‪ ,‬וגם לסטודנטים המשוחחים‪ .‬לכן‪ ,‬אנא הימנעו מהפעילות הלא‪-‬רצויה הזאת‪.‬‬ ‫‪ ‬שימוש בטלפונים ניידים‬ ‫כל שימוש בטלפון הוא כמובן אסור‪ ,‬אפילו לשליחת או קבלת מיסרונים‪ .‬בקיצור‪ ,‬אני לא רוצה לראות‬ ‫אתכם נוגעים בטלפון בעת השיעור‪ ,‬אלא להכניס אותו עמוק בתוך תיקיכם לפני השיעור‪.‬‬ ‫‪ ‬יציאה מהכיתה בעת השיעור‬ ‫היציאה מפריעה לשיעור ולכן אני מבקש מכם לא לצאת אלא אם באמת יש צורך‪ .‬אם למישהו יש בעיה‬ ‫אז אנא תיידעו אותי בהקדם‪.‬‬ ‫‪ ‬סיום ההרצאה‬ ‫נא לא לקפל את החפצים שלכם לפני תום ההרצאה מכיוון שהפעולה הזאת מרעישה ומפריעה לסיום‬ ‫ההרצאה‪ .‬כל הרצאה תיערך כשעה וחצי‪ ,‬ז"א‪ ,‬לפעמים קצת פחות ולפעמים קצת יותר‪ .‬אז לא‬ ‫"להיבהל"‪.‬‬ ‫אני מאחל הצלחה רבה לכולכם‪.‬‬ ‫בברכת שנה טובה‪,‬‬ ‫צבי‬ ‫פרופ' צבי קורן‬ ‫פרופ' צבי קורן – תרמודינמיקה ‪ – 1‬סילבוס והוראות –‬ ‫‪21/07/2010‬‬ ‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫נושאי הלימוד ‪ -‬סילבוס‪:‬‬ ‫(ייתכנו שינויים בסילבוס לפי הצורך)‬ ‫גזים אידיאליים – היבטים מתקדמים‬ ‫תיאוריה מולקולרית קינטית של גז אידיאלי‬ ‫המודל והַאקסיֹומֹות‬ ‫מהירויות מולקולריות ממוצעות‬ ‫פיתוח תיאורטי של משוואת גז אידיאלי‬ ‫חוקי גז אידיאלי‬ ‫משתני מצב ומשוואת מצב‬ ‫יחסי לחץ‪-‬נפח‪-‬טמפרטורה‬ ‫מדידות לחץ ע"י מנומטרים‬ ‫איזותרמות חוק בויל ‪ ,‬איזוברים חוק צ'רלס – גיי‪-‬לּוסק‪ ,‬חוק אבוגדרו‬ ‫תכונות תנועתיות‬ ‫משוואת האנרגיה הבסיסית לתנועה מולקולרית – עקרון חלוקה‪-‬שווה של האנרגיה‬ ‫התפלגות מקסוול‪-‬בֹולצמן של מהירויות מולקולריות‬ ‫מהירות ממוצעת‪ ,‬מהירות שורש‪-‬ממוצע‪-‬הריבועים‪ ,‬מהירות המסתברת ביותר‬ ‫חוק גרהם למהירויות מולקולריות‬ ‫מהירות ממוצעת יחסית‬ ‫תדירות ההתנגשויות בין‪-‬מולקולריות וקוטר ההתנגשות‬ ‫ממוצע מסלול חופשי‬ ‫חוק דלטון ללחצים חלקיים ושבר מֹולי‬ ‫קביעת משקל המולקולרי לפי משוואת גז אידיאלי‬ ‫שיטות קירוב‬ ‫שיטת רגנולט לגזים בטמפרטורת החדר‬ ‫שיטת דומס לנוזלים נדיפים‬ ‫שיטה מדויקט יותר‬ ‫שיטת צפיפויות מגבילות‬ ‫גזים לא‪-‬אידיאליים ונוזלים‬ ‫משוואת לנרד‪-‬ג'ֹונס לאנרגיית אינטראקציה בין‪-‬מולקולרית‬ ‫משיכה ודחייה‬ ‫גורם דחיסות – "דחיסיות"‬ ‫משמעות התכונה‬ ‫יחסי גרפיים לגזים שונים‬ ‫איזותרמות‬ ‫טמפרטורת בֹויל‬ ‫משוואת וון דר וולס‬ ‫תיקונים למשוואה האידיאלית‬ ‫פרמטרי כוח ונפח‬ ‫המשוואה הקובית‬ ‫איזותרמות וון דר וולס מול איזותרמות ניסוייות‬ ‫כיפת הפאזות‬ ‫השורשים במשוואת וון דר וולס‬ ‫נקודת הפיתול ונקודה הקריטית‬ ‫עקרון רצף המצבים של גז‪-‬נוזל‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫שיטה ּפֹולינומית אלגברית‬ ‫שיטה דיפרנציאלית‬ ‫משוואת המצב המצומצמת‬ ‫עקרון מצבים תואמים‬ ‫יחס וון דר וולס אוניברסלי‬ ‫יחס גורם‪-‬דחיסות – הלחץ‪-‬המצומצם ניסויי‬ ‫(המשך)‬ ‫פרופ' צבי קורן – תרמודינמיקה ‪ – 1‬סילבוס והוראות –‬ ‫‪21/07/2010‬‬ ‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫משוואת ברתלֹוט‬ ‫משוואת רדליך‪-‬קוֹונג (משוואה קובית)‬ ‫משוואה הוויריאלית של קמרלינג‪-‬אונס‬ ‫המקדמים הוויריאליים כפונקציה של טמפרטורה‬ ‫חישוב טמפרטורת בויל‬ ‫גורם הדחיסות ומקדמים הוויריאליים‬ ‫משוואת ביטי‪-‬בריג'מן‬ ‫ספציפית בלחץ וספציפית בנפח‬ ‫יחסי צפיפויות אדים ונוזל וצפיפות בנקודה הקריטית‬ ‫צמיגות‬ ‫גזים ונוזלים‬ ‫מקדם צמיגות‬ ‫משוואת סטוקס‬ ‫החוק האפס בתרמודינמיקה‬ ‫שיווי משקל תרמי וטמפרטורה‬ ‫תרמודינמיקה‬ ‫נושאים בתרמודינמיקה‬ ‫אנרגיה פנימית‬ ‫צורות אנרגיה‪ :‬אנרגיות קינטיות ואנרגיות פוטנציאליות‬ ‫יחידות אנרגיה‬ ‫המערכת והסביבה‬ ‫קיר דיאתרמי וקיר אדיאבטי‬ ‫פונקציות מצב ופונקציות דרך‬ ‫החוק הראשון בתרמודינמיקה‬ ‫החוק עבור שינויים מזעריים ושינויים ממשיים‬ ‫חום‪ ,‬עבודה‪ ,‬ושינוי באנרגיה‬ ‫דיפרנציאל מדויק (מסויים) ודיפרנציאל בלתי מסוים‬ ‫משפט מתמטי לפונקצית מצב ולפונקצית דרך‬ ‫ערכי האינטגרלים‬ ‫כלי מתמטי לקביעת סוג הדיפרנציאל‬ ‫האנרגיה כפונקצית מצב‬ ‫השוני המולקולרי בין חום ועבודה‬ ‫עבודה – הגדרה לפי שינויים בסביבה‬ ‫דוגמאות של עבודה וחום כפעולות דרך‬ ‫תכונות אינטנסיביות ותכונות אקסטנסיביות‬ ‫עבודה‬ ‫עבודה לפי כוח והעתקה‬ ‫סימן למשוואת עבודה‬ ‫צורה דיפרנציאלית וצורה אינטגרלית‬ ‫סוגים שונים של עבודה‬ ‫עבודה גרביטציונית‬ ‫עבודת התפשטות‪/‬דחיסה‬ ‫עבודה לפי לחץ ושינוי בנפח‬ ‫עבודה איזוברית‬ ‫עבודה נגד משקל קבוע‬ ‫עבודה נגד האטמוספירה‬ ‫עבודת אידוי‪/‬עיבוי‬ ‫עבודה חופשית‬ ‫(המשך)‬ ‫פרופ' צבי קורן – תרמודינמיקה ‪ – 1‬סילבוס והוראות –‬ ‫‪21/07/2010‬‬ ‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫עבודה איזוכורית‬ ‫עבודה הפיכה‬ ‫עבודה הפיכה ואיזותרמית לגז אידיאלי ולא‪-‬אידיאלי‬ ‫עבודה כשטח אינטגרלי‬ ‫עבודת התפשטות חד‪-‬שלבית ורב‪-‬שלבית‬ ‫עבודה מקסימלית‬ ‫עבודת דחיסה חד‪-‬שלבית ורב‪-‬שלבית‬ ‫עבודה מינימלית‬ ‫עבודה הפיכה מול עבודה בלתי הפיכה‪ :‬סיכומים‬ ‫יעילות של תהליך ממשי לעומת תהליך הפיך בהתפשטות ובדחיסה‬ ‫סוגים אחרים של עבודה‬ ‫חום‪ ,‬אנתלפיה‪ ,‬וקיבול חום‬ ‫אנתלפיה – הגדרה‬ ‫משמעות שינוי באנתלפיה כחום איזוברי‬ ‫משמעות שינוי באנרגיה כחום איזוכורי‬ ‫קיבול חום סגולי ומולרי‬ ‫יחידות‬ ‫קיבול חום איזוברי‬ ‫קיבול חום איזוכורי‬ ‫הגודל היחסי בין קיבולי החום‬ ‫קיבולי חום למוצק‪ ,‬נוזל‪ ,‬וגז‬ ‫חישובים של שינויים באנרגיה ובאנתפיה לפי שינויים בטמפרטורה‬ ‫קלורימטר בומבה למדידת חום השריפה‬ ‫משוואת מצב ודרגות חופש‬ ‫שינויים מזעריים באנרגיה ובאנתלפיה‬ ‫לכל חומר ולגז אידיאלי‬ ‫מקדם לחץ פנימי‬ ‫למערכות יציבות ולא יציבות‬ ‫כלי מתמטי‪ :‬היחס בין נגזרות חלקיות דומות‬ ‫היחס בין קיבולי החום האיזוכורי והאיזוברי‬ ‫לכל חומר ולגז אידיאלי‬ ‫ביטויים שונים‬ ‫קיבול חום כפונקציה של טמפרטורה‬ ‫היבטים מולקולריים לקיבול חום לגז אידיאלי‬ ‫קביעת ערך קיבול חום לגז אידיאלי לפי תנועות האטומים‬ ‫העתקה‪ ,‬סיבוב‪ ,‬ותנודה‬ ‫קיבול חום למוצק‬ ‫חוק דּולֹונג וּפטיט ליסודות מתכתיים‬ ‫קיבול חום בטמפרטורות נמוכות לפי תיאוריית דביי‬ ‫תהליך אדיאבטי‬ ‫תהליך אדיאבטי הפיך ובלתי הפיך‬ ‫לגז אידיאלי‬ ‫אדיאבטות מול איזותרמות‬ ‫תרמוכימיה‬ ‫אנתלפיית התגובה (חום התגובה האיזוברי)‬ ‫המצב הסטנדרתי (התקני)‬ ‫חוק הס לחישוב חום התגובה מתגובות שונות‬ ‫חום ההיווצרות‬ ‫חוק קירכהוף לחום התגובה כפונקציה של טמפרטורה‬ ‫פיתוח דיפרנציאלי‬ ‫פיתוח לפי חוק הס‬ ‫הקשר בין חום התגובה האיזוברי והאיזוכורי‬ ‫חום לתהליכים פיזיקליים לחומר טהור‪.‬‬ ‫פרופ' צבי קורן – תרמודינמיקה ‪ – 1‬סילבוס והוראות –‬ ‫‪21/07/2010‬‬ ‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪5‬‬