4. Energetik - Zusammenfassung Vorlesung 4 PDF

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Zusammenfassung Vorlesung 4...

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Energetik Thermodynamische Systeme  … abgrenzbare Einheit (räumlich abgrenzbares Objekt mit physikalischen Eigenschaften) die durch Merkmale eindeutig beschrieben werden kann

Energie (Allgemeine Definition): Energie ist die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten. E= [J]

1. Hauptsatz der Thermodynamik Energie kann nicht neu entstehen oder vernichtet werden. Sie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden.  Energieerhaltungssatz! Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems verändert sich nicht (ist konstant). Dies gilt auch für chemische Reaktionen! Bei chemischen Reaktionen betrachtet man, wie sich die innere Energie der beteiligten Stoffe ändert: Innere Energie U: Ist die gesamte für thermodynamische Umwandlungsprozesse zur Verfügung stehende Energie eines physikalischen Systems.  Summe aller Energieformen eines Systems

Innere Energie ist eine abstrakte Größe, die nicht messbar ist!  es wurde die Enthalpie eingeführt

Enthalpie:

- gibt den Energieumsatz einer Reaktion bei konstantem Druck an. Die Enthalpie ist die bei einer Reaktion abgegebene oder aufgenommene Wärme (bei konstantem Druck).  Reaktionsenthalpie

Berechnung der Reaktionsenthalpie Reaktionsenthalpie:  bei chemischen Reaktionen gemessene negative Reaktionswärme Qr

Hierfür wird die Standardbildungsenthalpie benötigt! Standardbildungsenthalpie:

Die Standardbildungsenthalpie ist die Enthalpie, die bei der Bildung von 1 Mol einer Verbindung aus den Elementen bei Standardbedingungen auftritt. Standardbedingungen: 101,3 kPa (ca. 100hPa) und 298K (24,85°C) Die Werte können dem Tafelwerk entnommen werden!

 Sind die Standardbildungsenthalpien von allen an einer chemischen Reaktion beteiligten Stoffe bekannt, lässt sich die Reaktionsenthalpie auf der Grundlage des Energieerhaltungssatzes berechnen.

 Hess´scher Wärmesatz Die Reaktionsenthalpie ist die Differenz aus der Summe der Standardbildungsenthalpien der Produkte und der Summe der Standardbildungsenthalpien der Edukte. Weitere Aussage des Hess´schen Satzes: Die Reaktionswärme einer chemischen Reaktion ist unabhängig vom Weg!

Entropie  Die Entropie ist ein Maß für die Unordnung in einem System. Je größer die Entropie, desto größer die Unordnung.

Die Unordnung bezieht sich hierbei auf die Makroteilchen eines Systems. Also z.B. die einzelnen Wassermoleküle in einem Wasserglas

Freiwilligkeit von Reaktionen Freiwillig: die Reaktion läuft spontan ab, ohne dass von außen Energie zugeführt werden muss.

 Die Freie Reaktionsenthalpie stellt nun einen Zusammenhang zwischen Enthalpie, Entropie und Temperatur einer Reaktion her.

Sie erlaubt es, Aussagen über die Freiwilligkeit von Reaktionen zu treffen.

Freie Enthalpien abschätzen

Auch ohne Rechnung kann anhand von Enthalpie, Entropie und Temperatur grob abgeschätzt werden, ob eine Reaktion spontan abläuft.

 Das bedeutet, auch wenn die Entropie abnimmt, kann eine Reaktion unter bestimmten Bedingungen freiwillig ablaufen...