Dynamics of Chemical and Biochemical Systems

Vakinformatie

Vak op 6 stp gedoceerd door Koen Clays. De helft van de examenpunten staat op een presentatie die gaat over statistical thermodynamics. De andere helft is een gesloten-boek, mondeling examen over de cursus, bevattende hoofdstukken over (1) stabiliteit, (2) fluctuaties, (3) diffusie, (4) Langevin, (5) relaxatie, (6) evolutie. Het laatste hoofdstuk werd de laatste 2 jaar weggelaten. De cursus die men krijgt bij de CuDi bevat eveneens delen van Guido Maes (die het vak enkele jaren geleden even overnam) met extra uitleg, die GEEN leerstof zijn voor het examen. Deze zijn gekarakteriseerd door een kleiner lettertype met kleinere interlinie. In het begin van het semester zijn er 2 introlessen over statistische thermodynamica, die theoretisch gezien leerstof zijn. Desalniettemin heeft hij hiervan nog nooit een vraag gesteld op het examen. Op het mondeling kan er wel nog een kleine vraag komen over een belangrijk concept of idee van je eigen presentatie (niet van de presentaties van de anderen). Dit is echter niet zeker, want vaak vergeet hij die extra vraag te stellen.

Examenvragen

8 juni 2018 - Namiddag

1. Gegeven de Master Equation of Fluctuation Theory, voor zowel P(delta P, delta S) als P(delta T, delta V). Wat kan je hieruit besluiten over fluctuaties in het algemeen. En dan nog gegeven U=RT en dat Cv= T (δU/δT), wat kan hier nog mee besluiten.
2. Reactie A+B <-> C+D. Leidt de relaxatieformule af. Welke kinetische waarden kunnen hieruit gehaal worden. Welke condities zijn nodig. Wat kan er zorgen voor perturbatie. En geef de verschillende tijdsprofielen.

8 juni 2018 - voormiddag

1. Gegeven de Master Equation of Fluctuation Theory, voor zowel P(delta P, delta S) als P(delta T, delta V). Wat kan je hieruit besluiten over fluctuaties in het algemeen. En meer specifiek over isotherme compressie.
2. Reactie A+C <-> B+C met C als katalysator. Leidt de relaxatieformule af. Welke kinetische waarden kunnen hieruit gehaal worden. Welke condities zijn nodig. Wat kan er zorgen voor perturbatie. En geef de verschillende tijdsprofielen.

24 augustus 2017 - voormiddag

1. Prove that the stability condition in terms of increase in entropy can be related to a minimun in "energy". Relate this to the presence of fluctuations around this minimun. Extra question during oral: You have 2 graphs from the course text and he asks which one is more fundamental: G or S?
2. What's the relation between the Fick's law of diffusion and the Langevin equation for the diffusion coëfficiënt in terms of temperature and friction? Extra question during oral: What is Rh (hydrodynamic radius)?
3. Give a simple graphic example of the relation between statistical thermodyamics, the partition function and the chemical equilibrium constant. Give an example of products and reagents for which your simple example is valid. (this is about the first 2 lessons at the start of the semester)

9 juni 2017 - namiddag

1. Describe the nature and relevance of fluctuations given that it can derived from the Master Equation of Fluctuation Theory that:

   

   alternatieve tekst

2. Prove that for stability conditions in terms of entropy can be related to a minimum in "energy". Relate this to the presence of fluctuations around this minimum.
3. Prove that linearization is necessary for obtaining the right formulae for relaxation for a reaction A + B <=> C and not for A <=> B. Give the formulae for the relaxation times for both reactions. What is minimally necessary for a good relaxation experiment and what are the optimal conditions?

9 juni 2017 - voormiddag

1. Describe the nature and relevance of fluctuations given that it can derived from the Master Equation of Fluctuation Theory that:

   

   alternatieve tekst

2. Derive the Stokes-Einstein relation starting from the Langevin equation.
3. Relaxation:
   1. How can one perturbate an equilibrium?
   2. Which assumptions does one have to make deriving the relaxation formulae?
   3. Derive relaxation formulae for the reactions A + B <=> C + D and A <=> B.
   4. What is minimally necessary for a good relaxation experiment?

Oude examenvragen

1. Beschrijf fluctuaties.
2. Leid formules af voor de amplitude van een relaxatiesignaal met faseverschuiving.
3. Leid Langevin vergelijking af.