Fysica van fluïda

Ga naar: navigatie, zoeken

Samenvattingen

Klik hier om de samenvattingen te bekijken

Algemene informatie

Dit vak wordt gedoceerd door professor M. Wübbenhorst.

Informatie over het examen

Het examen bestaat uit véél vragen, telkens 2 of drie per "thema"(zie onderstaande vragen voor voorbeelden). De vragen zijn dan wel redelijk oppervlakkig. Er wordt zeker niet gevraagd achter moeilijke afleidingen van formules, maar een korte afleiding of formule kan zeker geen kwaad. De prof vindt het wel belangrijk dat je grafieken uit de cursus kunt herkennen (wat ze betekenen) en vooral dat je ze ook zelf kunt tekenen. Zorg dat je nog een tijdschriftje meepakt of er snel bijbent, want de prof neemt bijna een half uur per student...

Vanaf academiejaar 2014 - 2015 is dit vak een onderdeel van "Fysica van de Gecondenseerde Materie". Dit betekent dat het examen samen afgelegd wordt met Vaste Stoffysica. Het aantal vragen is ook ingekort naar 3 - 5, die allemaal mondeling verdedigd moeten worden. De totale examenduur is 4 uur (dus zowel Zachte Materie en Vaste Stoffysica moeten afgelegd worden in die 4 uur).

Examens

Academiejaar 2014-2015

23 juni 2015 (VM)

  1. Intermoleculaire krachten
    • Beschrijf drie mogelijkheden om colloïdale interacties te (de)stabiliseren.
  2. Glasovergangen
    • Leg in grote lijnen de Adams-Gibbstheorie uit. Toon aan hoe we hieruit de VFT-vergelijking kunnen bekomen.
  3. Soft matter in nature
    • Proteïnes zijn lineaire polymeren die zijn opgebouwd uit aminozuren. Leg uit hoe deze eendimensionale objecten naar een driedimensionale “native” toestand worden gedreven. Welke interacties spelen een belangrijke rol in dit proces?
    • Geef de kenmerken van de primaire, secundaire en tertiaire structuur van proteïnen.

Academiejaar 2012-2013

21 juni 2013 (NM)

  1. Intermoleculaire krachten
    • Vergelijk de verschillende types van colloïdale interacties t.o.v. hun sterkte, aantrekkende/afstotend karakter en hun typische afstandsafhankelijkheid.
    • Bespreek de mogelijkheden om deze krachten te 'tunen'.
  2. Vloeibare kristallen
    • Leg de werking van een TN-cel uit.
    • Hoe kunnen we een oriëntatie opleggen aan vloeibare kristallen?
  3. Faseovergangen
    • Leg uit wat een metastabiel mengsel is.
    • Bespreek het fasegedrag van binaire vloeistofmengsel in functie van interactieparameter chi.
  4. Polymeren
    • Bespreek het verloop van de kristallisatie-rate tussen de glas- en de smelt-temperatuur.
    • Leg het verschil uit tussen homogene en heterogene nucleatie
  5. Glasovergangen
    • Wat is: time-temperature-superposition?
    • ...

Academiejaar 2011-2012

19 juni 2012 (NM)

Examen 19 juni 2012 (NM)

22 juni 2012

  1. Intermoleculaire krachten
    • Vergelijk de verschillende types van colloïdale interacties t.o.v. hun sterkte, aantrekkende/afstotend karakter, de typische afstandsafhankelijkheid en mogelijkheden om deze krachten te 'tunen'.
  2. Glasovergang
    • Leg volgende experimentele technieken voor de bepaling van de smelt/kristallisatie-temperatuur van fluïda uit en schets hun typische responscurven: Dynamisch mechanische metingen, dielectrische spectroscopie en volume expansie (dilatometrie)
    • De glasovergang wordt soms geassocieerd met een thermodynamische overgang van de tweede orde. Welke argumenten spreken voor en tegen dit idee?
  3. Faseovergangen
    • Bespreek het fasegedrag van binaire vloeistofmengsel in functie van interactieparameter chi.
    • Wat is het verschil tussen een onstabiel en een metastabiel mengsel?
  4. Polymeren
    • Leg de termen Theta-temperatuur en Theta-solvent uit.
    • Leg de kenmerken van het 'freely-joint-chain' model en het 'worm-like chain' model uit. Wat is de persistentielengte?
  5. Vloeibare kristallen
    • Schets de Gibbs vrij energie G als functie van de nematische ordeparameter S voor drie verschillende temperaturen: T = T_NI, T < T_NI en T> T_NI. Van welke orde is de nematische/isotrope faseovergang? Geef argumenten hiervoor.

Academiejaar 2010-2011

21 juni 2011 (ongeveer)

1. Intermoleculaire krachten

  • Beschrijf de oorsprong en karakteristieke eigenschappen van dispersiekrachten.
  • Wat is de invloed van de dispersiekracht op dewetting, leg uit waarom de dispersiekracht ondanks U~r^{-6} toch 100nm dikke vloeistoflagen kan laten dewetten. Welke extra invloeden kunnen voor stabilisatie/destabilisatie van de laag zorgen?

2. Glasovergangen

  • Juist of fout?
    • Alle vloeistoffen kunnen kristaliseren.
    • Alle glazen ondergaan fysische veroudering
    • Iets over liquid crystals die enkel glastransitie kunnen hebben via nematisch/isotroop overgang
  • Welke experimentele methoden lenen zich voor de bepaling van de glasovergangstemperatuur? Noem drie technieken.
  • Is de glastransitie een thermodynamische faseovergang, geef argumenten voor en tegen.

3. Faseovergangen

  • Schets een typisch fasediagram van liquid-liquid demixing (interactieparameter vs. compositie).
  • Leg de termen stabiel, metastabiel en onstabiel vloeistof mengsel uit in termen van de vrije energie.

4. Polymeren

  • Wat is een theta-oplossing?
  • Welke experimentele methoden lenen zich voor de bepaling van de glasovergangstemperatuur van een amorf polymeer? Noem drie technieken. (Dit is dezelde vraag als bij de glasovergang...)

5. Vloeibare kristallen

  • Schets de Gibbs vrije energie als functie van de nematische order parameter voor drie verschillende temperaturen: , en . Welke orde van faseovergang is dit, waarom?

17 Juni 2011

Hetzelfde als 11 juni 2009.

11 Juni 2010

1. Intermoleculaire krachten

  • Geef de drie verschillende soorten VdW krachten en hun afstandswet. Welke krachten komen er voor bij het al dan niet aanwezig zijn van een permanent dipoolmoment?
  • Invloed van VdW krachten op dewetting.

2. Glasovergangen

  • Schets de typische temperatuursafhankelijkheid van de entropie van een glasvormende vloeistof voor twee verschillende afkoelsnelheden.
  • Leg in grote lijnen de Adam-Gibbs theorie uit. Laat zien door welke aannames te maken, we de VFT vergeljking kunnen bekomen.

3. Faseovergangen

  • Schets een typisch fasediagram van liquid-liquid demixing (interactieparameter vs. compositie).
  • Leg de termen stabiel, metastabiel en onstabiel vloeistof mengsel uit in termen van de vrije energie.
  • Interpreteer naaststand figuur [Fig. 3.10 uit handboek Jones, red.], die de tijdsafhankelijkheid van lichtverstrooi-curven tijdens spinodale decompositie weergeeft.

4. Polymeren

  • Geef de drie concentratie regimes van een polymeeroplossing en de bijhorende segmentconcentratie-profilen .
  • Wat zijn excluded volume interacties?
  • Welke experimentele methoden lenen zich voor de bepaling van de kristalliniteit van een semikristallijn polymeer? Noem drie technieken.

5. Vloeibare kristallen

  • Geef drie types vloeibaarkristalline fasen en sorteer hun in de volgorde van lage naar hogere orde.
  • Schets de Gibbs vrije energie als functie van de nematische order parameter voor drie verschillende temperaturen: , en .

15 juni 2009

Identiek aan het examen van 11 juni 2009.

11 juni 2009

1. Intermoleculaire krachten

  • Beschrijf de oorsprong en karakteristieke eigenschappen van dispersiekrachten.
  • Wat zijn elektrostatische dubbellaag krachten? Geef 3 parameters die de sterkte en de vorm van de plaatsafhankelijkheid bepalen.

2. Glasovergangen

  • Schets de typische temperatuursafhankelijkheid van de dichtheid van een glasvormende vloeistof voor twee verschillende afkoelsnelheden.
  • Leg in grote lijnen de vrije volume theorie uit. Laat zien door welke aannames te maken, we de VFT vergeljking kunnen bekomen.

3. Faseovergangen

  • Schets een typisch fasediagram van liquid-liquid demixing (interactieparameter vs. compositie).
  • Leg de termen stabiel, metastabiel en onstabiel vloeistof mengsel uit in termen van de vrije energie.
  • Interpreteer naaststand figuur [Fig. 3.10 uit handboek Jones, red.], die de tijdsafhankelijkheid van lichtverstrooi-curven tijdens spinodale decompositie weergeeft.

4. Polymeren

  • Geef de drie concentratie regimes van een polymeeroplossing en de bijhorende segmentconcentratie-profilen .
  • Wat is een theta-oplossing?
  • Welke experimentele methoden lenen zich voor de bepaling van de glasovergangstemperatuur van een amorf polymeer? Noem drie technieken.

5. Vloeibare kristallen

  • Geef drie types vloeibaarkristalline fasen en sorteer hun in de volgorde van lage naar hogere orde.
  • Schets de Gibbs vrije energie en de nematische ordeparameter S als functie van de temperatuur omtrent de faseovergangstemperatuur.


9 juni 2009

1. Intermoleculaire krachten

  • Beschrijf de oorsprong en karakteristieke eigenschappen van dispersiekrachten.
  • Welke rol spelen Van der Waals-krachten bij dewetting van dunne vloeistoffilmen?

2. Glasovergangen

  • Schets de typische temperatuursafhankelijkheid van de dichtheid van een glasvormende vloeistof voor twee verschillende afkoelsnelheden.
  • Leg in grote lijnen de Adams-Gibbs theorie voor de glasovergang uit en laat zien op basis van welke aannames de Vogel-Fulcher-Tammann vergelijking kan worden afgeleid.

3. Faseovergangen

  • Schets een typisch fasediagram van liquid-liquid demixing (interactieparameter vs. compositie).
  • Leg de termen stabiel, metastabiel en onstabiel vloeistof mengsel uit in termen van de vrije energie.
  • Interpreteer naaststand figuur [Fig. 3.10 uit handboek Jones, red.], die de tijdsafhankelijkheid van lichtverstrooi-curven tijdens spinodale decompositie weergeeft.

4. Polymeren

  • Geef de drie concentratie regimes van een polymeeroplossing en de bijhorende segmentconcentratie-profilen .
  • Wat zijn excluded volume interacties?
  • Welke experimentele methoden lenen zich voor de bepaling van de kristalliniteit van een semikristallijn polymeer? Noem drie technieken.

5. Vloeibare kristallen

  • Geef drie types vloeibaarkristalline fasen en sorteer hun in de volgorde van lage naar hogere orde.
  • Schets de Gibbs vrije energie als functie van de nematische order parameter voor drie verschillende temperaturen: , en .

9 juni 2008

Deel 1 Interatomaire krachten

Geef de drie VdW-krachten en vergelijk deze met betrekking tot

- hun afstandswet ~U(r)

- de af/aanwezig van een dipoolmoment

- Geef aan hoe de VdW-krachten invloed hebben op dewetting.

Deel 2 Glasovergangen

- Schets een typische grafiek met de specifieke warmte in functie van de temperatuur voor twee verschillende koelrates

- Wat is fysische veroudering?

- Leg kort de theorie van het vrije volume uit

Deel 3 Faseovergangen

- Schets de vrije energie in functie van de concentratie (verschillende interactieparameters)

- Leg binodale en spinodale ontmenging uit

- Verklaar waarom er bij spinodale ontmenging een voorkeursgolflengte is voor de ontmenging

Deel 4 Polymeren

- Geef de drie concentratieregimes van polymeeroplossingen en geef ook de dichtheid in functie van x

- Leg de term excluded volume uit

- Geef drie experimentele technieken om de kristallisatiegraad in semi-kristallijne polymeren te bepalen

Deel 5 Vloeibare kristallen

- Geef drie fases van vloeibare kristallen en rankschik ze van kleine naar grote orde

- Schets de temperatuursafhankelijkheid van de nematische orde paramater

18 juni 2007 voor-en namiddag

De prof gaf geen toestemming om ons papierke mee te pakken voorzover ik mij herinner.

19 juni 2006 voor-en namiddag

1. Bespreek de bijdrage van dispersiekrachten tot de intermoleculaire langeafstandskrachten.

2. Verduidelijk hoe men op experimentele basis informatie kan bekomen over de radiale distributiefunctie.

3. Verduidelijk in enkele zinnen:

  • universaliteit
  • overeenstemmende toestanden
  • Lennard-Jones potentiaal
  • schaalwetten

4. Laat zien hoe de tweede viriaalcoëfficiënt in verband staat met de intermoleculaire interactiepotentiaal en geef een afleiding voor een hardebollenpotentiaal.