Door de lastige wiskunde en de abstracte begrippen is thermodynamica hét struikelvak van chemieopleidingen. Wat maakt dit vak zo moeilijk en hoe krijg je het toch onder de knie?

Het maakt niet uit of je goed bent in organische chemie, dat je biochemie met twee vingers in je neus haalt of dat je NMR-spectra zonder moeite analyseert. Eén vak blijkt voor vrijwel iedereen die een chemiestudie volgt een lastige horde: thermodynamica. Vooral begrippen als entropie, enthalpie en irreversibel zorgen voor verwarring. ‘Je hoort allerlei nieuwe termen die je op een gegeven moment door elkaar haalt’, vertelt Woutje ter Weel, eerstejaarsstudent chemische technologie aan de TU/e. ‘Al die begrippen lijken op elkaar, dus weet je niet waar je moet beginnen.’

Blijven oefenen

Marleen Kamperman, docent thermodynamica aan de Wageningen Universiteit, ziet ook dat de begrippen problemen opleveren. ‘Je moet bij thermodynamica vanuit de hoofdwetten redeneren, en dat zijn studenten niet gewend. Het is een abstracte manier van denken.’ Veel studenten kunnen hierdoor niet bedenken bij welk proces je welke aanname moet doen en welke begrippen ze moeten gebruiken. Uiteindelijk zien ze door de bomen het bos niet meer. Kamperman: ‘Gelukkig valt het kwartje bij de meeste studenten uiteindelijk, maar dat heeft tijd nodig.’

Het helpt ook niet dat de studenten veel formules moeten gebruiken, want wiskunde is vaak niet de sterkste kant van scheikundigen. Zelfs al geeft de docent een formuleblad bij het tentamen, zoals thermo­dynamicadocent Hugo Meekes doet op de Radboud Universiteit Nijmegen, weten veel studenten niet waar ze moeten beginnen. ‘Op de middelbare school hoef je alleen maar formules in te vullen, en hoef je de achtergrond niet te begrijpen’, zegt Meekes. ‘Wat gebeurt er bij dit probleem, waarom moet ik juist deze formule gebruiken? Het gebrek aan dat inzicht is het grote pijnpunt.’

Veel studenten erkennen dit probleem. ‘Toen de docent in het begin afleidingen gaf, leek het wel alsof hij toverde’, vertelt eerstejaars chemie Philipp Dolata van de Universiteit Utrecht. ‘Gelukkig kreeg ik er grip op door het zelf te oefenen.’ Dit is dan ook de manier om thermodynamica onder de knie te krijgen, vinden zowel studenten als docenten: heel veel opgaves maken. Ter Weel: ‘Je moet blijven oefenen tot je het zelf kunt zonder naar het antwoord te kijken.’

Verwaarloosbare kennis

Door alle abstracte termen en ingewikkelde wiskunde wordt het nut van thermo­dynamica niet voor iedereen meteen duidelijk. Meekes: ‘Thermodynamica gaat niet om kennis, die is qua hoeveelheid verwaarloosbaar. Het gaat om inzicht en ervaring.’ En juist daarom is het vak volgens Kamperman niet zo populair. ‘We proberen wel voorbeelden van toepassingen te geven, maar de processen die tot de verbeelding spreken, zijn zo complex dat studenten de link met de stof niet zien. Ze weten dus vaak niet wat ze echt aan het vak hebben.’

Gelukkig gaat dit niet voor alle studenten op. ‘Bij thermodynamica leer je basisvaardigheden die voor veel andere vakken nuttig zijn’, zegt Dolata. ‘Bij biochemie zag ik bijvoorbeeld ineens hoe een begrip als entropie samenhangt met de organisatie van DNA.’ Ter Weel vindt het vak zelfs zo belangrijk dat ze overweegt om het vervolgvak te volgen: ‘Het begon lastig, maar achteraf was het erg leuk. Eigenlijk moet je gewoon puzzels oplossen.’