Φυσικοχημεία και στοιχεία Βιοφυσικής

Το μάθημα αποσκοπεί στην εξοικείωση των φοιτητών με τους φυσικούς νόμους που διέπουν τα βιολογικά συστήματα, μέσω της κατανόησης των βασικών αρχών της διατήρησης και μετατροπής ενέργειας και μάζας, της αντιστρεπτότητας και της ανααντιστρεπτότητας των μικροσκοπικών και μακροσκοπικών διεργασιών καθώς και της έννοιας των αυθόρμητων διεργασιών. Κεντρικό ρόλο στο μάθημα έχει η κατανόηση της μοριακής κίνησης σε αέρια και υγρά, της θερμοδυναμικής ισορροπίας, της σύνδεσης της μοριακής δομής με τις μακροσκοπικές ιδιότητες, των νόμων που διέπουν την θερμοδυναμική, των εννοιών του έργου και της θερμότητας, των εννοιών του τέλειου διαφορικού, της εντροπίας, της μη αντιστρεπτότητας, της ισορροπίας φάσεων και της Χημικής ισορροπίας.

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο/η φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση:

• Να εφαρμόζει τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο και να μπορεί να επιλύει προβλήματα ανταλλαγής ενέργειας με την μορφή θερμότητας ή έργου.
• Να χρησιμοποιεί καταστατικές εξισώσεις για να υπολογίζει τις μεταβολές θερμοδυναμικών δυναμικών σε αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές διεργασίες.
• Να μπορεί να αναγνωρίσει τους μοριακούς μηχανισμούς που καθορίζουνε την μεταφορά ενέργειας με την μορφή θερμότητας και έργου, τις διαφορετικές μορφές έργου, καθώς και τους μηχανισμούς που καθορίζουν τους ρυθμούς μεταφοράς μάζας θερμότητας και ορμής.
• Να χρησιμοποιεί καταστατικές εξισώσεις για να υπολογίζει την ανταλλαγή ενέργειας με την μορφή έργου και θερμότητας σε αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές διεργασίες.
• Να χρησιμοποιεί καταστατικές εξισώσεις για να αναγνωρίζει και να υπολογίζει τις συνθήκες ισορροπίας φάσεων.
• Να αναγνωρίζει και να υπολογίζει τις συνθήκες χημικής ισορροπίας.
• Να αναγνωρίζει και να υπολογίζει τις συνθήκες θερμοδυναμικής ισορροπίας.
• Να εφαρμόζει τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο και να μπορεί να επιλύει προβλήματα ανταλλαγής ενέργειας με την μορφή θερμότητας ή έργου.
• Να εφαρμόζει τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο και υπολογίζει την κατεύθυνση αυθόρμητης δράσης φυσικοχημικών μεταβολών.
• Να μπορεί να επιλέγει το κατάλληλο θερμοδυναμικό δυναμικό για να εφαρμόζεις τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο.
• Να εφαρμόζει τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο και να μπορεί να επιλύει προβλήματα ανταλλαγής ενέργειας με την μορφή θερμότητας και έργου.
• Να επιλύει προβλήματα διαχωρισμού φάσεων.
• Να επιλύει προβλήματα χημικής κινητικής.
• Να είναι σε θέση να των εννοιών του έργου και της θερμότητας, των εννοιών του τέλειου διαφορικού, της εντροπίας, της μη αντιστρεπτότητας και της σύζευξης διεργασιών συμπεριλαμβανομένων των ενζιμικών δράσεων για την παραγωγή «χημικού έργου».
• Να αναγνωρίζει τις βασικές συνδέσεις χημικής σύστασης, τρισδιάστατης δομής, αυτοοργάνοσης θερμοδυναμικής και μηχανισμού δράσης βασικών βιολογικών μορίων.