2.4. reale gase 2.5. erster hauptsatz der thermodynamik innere energie, arbeit, wärme...
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2.4. Reale Gase
2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik
innere Energie, Arbeit, Wärme
Vorzeichenkonvention
Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion
Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie
Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie
Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften
Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen
2.6. Thermochemie
Reaktionslaufzahl χ
Reaktionsenergien und –enthalpien: rU ,rH
Hess'scher Satz
Phasenumwandlungen: mH Schmelz- vH Verdampfungs- .sH Sublimationsenthalpie
Standardzustand (1bar, 25°C) Symbol:
Standardbildungsenthalpie
Standardbildungsenthalpie der Elemente und von H+(aq) := 0
Kirchhoffscher Satz (Temperaturabhängigkeit von Reaktionsenthalpien)
Born-Haber-Kreisprozess
o
foH
Kirchhoff‘scher Satz (Temperaturabhängigkeit von H)
?
gesucht: ΔrH(T)Edukte ProdukteTemperatur T
Edukte
ProdukteΔrH(298 K)298 K
ofΔ H
Edukte
o
fProdukte
Δ H
Edukte
T
p298K
C (T)dTPr odukte
T
p298K
C (T)dT
fEdukte
Δ H(T) fProdukte
Δ H(T)
Na (g) Cl (g)
NaCl (s)
gesucht:
Gitterenthalpie
von NaCl
festes Kochsalz
Na+ und Cl- Ionen in der Gasphase
122
Na(s) Cl (g)
NaCl (s)
Spaltung von NaCl (s) in die Elemente
= -Bildungsenthalpie von NaCl(s)
+411 kJ/mol
122
Na(g) Cl (g)
Sublimation von Na+107 kJ/mol
122
Na (g) e (g) Cl (g)
Ionisierung von Na
+498 kJ/mol
Na (g) e (g) Cl(g)
Dissoziation von Cl2+122 kJ/molElektronenanlagerung an Cl = -Elektronenaffinität-351 kJ/mol
2.4. Reale Gase
2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik
2.6. Thermochemie
Reaktionslaufzahl χ
Reaktionsenergien und –enthalpien: rU ,rH
Hess'scher Satz
Phasenumwandlungen: mH Schmelz- vH Verdampfungs- .sH Sublimationsenthalpie
Standardzustand (1bar, 25°C) Symbol:
Standardbildungsenthalpie
Standardbildungsenthalpie der Elemente und von H+(aq) := 0
Kirchhoffscher Satz (Temperaturabhängigkeit von Reaktionsenthalpien)
Born-Haber-Kreisprozess
2.7 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
o
foH
Quelle: Atkins
TA
TB
TB < TA
qA
qB
Maschine
|qA| = |qB| wg. 1. HS
TA
TB
TB < TA
qA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
2. Hauptsatz
Clausius:
„Es gibt keinen periodischen Kreisprozess, der nichts anderes tut
als Wärme von einem kälteren in einen wärmeren Körper zu
pumpen ohne dabei einen bestimmten Betrag von Arbeit in
Wärme umzutauschen“
TA
qA
Maschine w
|qA| = |w| wg. 1. HS
2. Hauptsatz
Kelvin:
TA
TB
TB < TA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
qA
„Es gibt keine zyklisch arbeitende Maschine (Kreisprozess), die Wärme aus einem Reservoir nimmt und vollständig in mechanische Arbeit umwandelt ohne einen Teil der Wärme in ein kälteres Reservoir zu überführen.“
p
V
Reversible Carnot-Maschine
(mit idealem Gas als Arbeitsmedium) TA
TB
TB < TA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
qA
TA
TB
TB < TA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
qA
Isothermen
Isothermen
TB
TB < TA
1
2
34
p
V
Reversible Carnot-Maschine
(mit idealem Gas als Arbeitsmedium)
T1 = T2 = TA
Reservoir A bei TA
T3 = T4 = TB
Reservoir B bei TB
T1,p1,V1
T2,p2,V2
T3,p3,V3T4,p4,V4
TA
TB
TB < TA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
qA
TA
TB
TB < TA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
qA
Isothermen
Isothermen
Adiabaten
AdiabatenqA
qB
TB
TB < TA
1
2
34
p
V
Rückwärtslaufende Carnot-Maschine
T1 = T2 = TA
Reservoir A bei TA
T3 = T4 = TB
Reservoir B bei TB
T1,p1,V1
T2,p2,V2
T3,p3,V3T4,p4,V4Isothermen
Isothermen
Adiabaten
AdiabatenqA
qB
TA
TB
TB < TA
qA
qB
Maschine w
TA
TB
TB < TA
qA
qB
Maschine w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
TB
TB < TA
TA
TB
TB < TA
qAc
qBc
Carnot
Maschine
TA
TB
TB < TA
qBs
"super"
Maschinew
qAs
|qAs| = |qB
s| + |w| wg. 1. HS|qAc| = |qB
c| + |w| wg. 1. HS
w
TA
TB
TB < TA
qAc-qA
s
gekoppelte
Maschinen
qBc-qB
s
Widerspruch zu 2. HS !!! (Clausius)
Annahme ηs> ηc → |qAs| < |qA
c|