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Energetik Thermodynamik

Sowohl die Berechnung von Energien bei chemischen Reaktionen wie auch die GesetzmäĂ&#x;igkeiten von chemischen Gleichgewichten gehĂśren zum Gebiet der Thermodynamik.

Systeme: System offen geschlossen abgeschlossen (isoliert)

Austausch mit der Umwelt von Energie und Masse Energie (keine Masse) kein Austausch von Masse oder Energie

Volumen konstant = isochor Temperatur konstant = isotherm Druck konstant = isobar

Reaktionswärme:  = − +  ∙ ∆ Läuft eine Reaktion bei konstantem Druck ab, ist die Reaktionswärme gleich der Reaktionsenthalpie. , = ∆ 

Volumenarbeit:  =  ∙ ∆ = −Ă&#x; ∙ ∆ = − ∙  ∙ ∆ = − ∙ ∆ Verbrennungsenthalpien: ∆  = 

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− $"#


Bildungsenthalpien: Satz von Hess:

Die Enthalpieänderung zwischen zwei Zuständen ist unabhängig vom Reaktionsweg.

Bezugspunkt sind die elementaren Stoffe: % = 0 % molare Standardbildungsenthalpie: ∆' (

Reaktionsenthalpien: Die Reaktionsenthalpie ist die Summe der Produkte aus Stoffmengenänderung und molarer Bildungsenthalpie der Reaktionsteilnehmer. % ∆ % = ) ∆* ∙ ∆' (, 

Beispiel:

+,- ./ + /0. → 23 + 356 + 3 → -+, + /0.∆  % % 3 % % = ∆*36 57 ∙ ∆' ( 6 57 + ∆*5 ∙ ∆' ( 5 + ∆*3 ∙ ∆' ( 3

% 5

+ ∆*56 ∙ ∆' ( 6

= −19: ∙ ;−824

>? >? >? >? @ − 39: ∙ ;−111 @ + 29: ∙ 0 + 39: ∙ ;−393 @ 9: 9: 9: 9:

B

= −22 (!C

Entropie: Bei allen spontanen Vorgängen nimmt die Ordnung ab, wenn man System und Umgebung zusammen betrachtet. Nimmt im System die Ordnung zu, überwiegt die Abnahme der Ordnung in der Umgebung und umgekehrt. Die Ordnung in einem System nimmt bei folgenden Vorgängen ab: -

Der Raum für die Teilchen wird größer Die mittlere Geschwindigkeit der Teilchen nimmt zu (Temperaturzunahme) Unterschiedliche Teilchen vermischen sich Die Anzahl der Teilchen nimmt zu Temperaturen, Konzentrationen oder Drücke gleichen sich aus


Die Gesamtentropie eines Systems und seiner Umgebung kann nicht abnehmen. Sie bleibt gleich oder nimmt zu.

Reaktionsentropie: % ∆ D % = ∑ ∆* ∙ D(,

/ ∆* hat fĂźr die Edukte eine negatives Vorzeichen

Anwendung vgl. mit Reaktionsenthalpie

Freie Enthalpie: Gibbs-Helmholtz-Gleichung:

F =− ∙D

Ein Vorgang läuft bei der Temperatur T spontan ab, wenn die freie Enthalpie abnimmt. % ∆ F % = ∆ % − 298G ∙ ∆ D % oder ∆ F % = ∑ ∆* ∙ ∆' F(,

Anwendung vgl. mit Reaktionsenthalpie

GrĂśĂ&#x;en: ∆: I3JKLM3N>3

p: Druck

V: Volumen

W: Arbeit

,O : Reaktionswärme bei konst. Volumen , : Reaktionswärme bei konst. Druck U: innere Energie

H: Enthalpie

∆ : Reaktionsenthalpie

Index c: combustion=Verbrennung

Index m: molar (Bezugspunkt 1mol) Index vol: Volumen

Index spez: Masse (Bezugspunkt 1 kg)

Hochgestellte 0: Standardbedingungen Index f: formation=Bildung

S: Entropie

G: freie Enthalpie

T: Temperatur in Kelvin

Standardbedingungen: p=1013 hPa; T=298 K

Energetik  

enthalpie entropie

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