Zusatzmaterial 10 Kapitel 6: Energieumsatz 6.1 Allgemeines Kraft: F

Zusatzmaterial 10
Kapitel 6: Energieumsatz
6.1 Allgemeines
Kraft:
F = m a (Masse x Beschleunigung)
m
1N = 1Kg ⋅ 2
s
Arbeit:
W = F s (Kraft x Strecke)
m2
1J = 1Nm = 1Kg ⋅ 2
s
Energie:
Fähigkeit Arbeit zu leisten
Wärme:
Form der Energie, die zwischen Körpern ausgetauscht werden kann.
Temperatur: In Kelvin (K) oder Grad Celsius (°C) [0 K = -273,15 °C]
Maß in welche Richtung Wärme fließt (vom warmen zum kalten Körper)
spezifische Wärme:
Energie um 1g Substanz um 1 K (oder 1°C) zu erwärmen
Def.: 1 Kalorie entspricht der Energie um 1 g Wasser von
14,5 auf 15,5°C zu erwärmen (1 kcal = 4,184 kJ)
Wärmekapazität C:
Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur eines Körpers der
Masse m um 1°C (oder 1 K) zu erhöhen.
6.2 Reaktionsenergie und –enthalpie
Eine Zustandsfunktion ist vom Weg unabhängig.
Die Innere Energie U und die Enthalpie H sind Zustandsfunktionen.
Erster Hauptsatz der Thermodynamik:
„Die von einem geschlossenen System mit der Umgebung ausgetauschte Summe
von Arbeit und Wärme ist gleich der Änderung der inneren Energie“ oder
„Die Summe der Energie bleibt konstant (Energieerhaltung)“.
Reaktionsenthalpie ∆H ist eine zentrale Größe in der Chemie:
1. ∆H-Werte müssen mit chemischen Gleichungen angegeben werden.
2. ∆H-Werte gelten für den Formelumsatz (Umsatz entsprechend der Gleichung in
mol)
3. Wird die Gleichung umgedreht ⇒ ∆H Vorzeichenwechsel.
4. Multiplikation der Gleichung mit einem Faktor ⇒ Faktor auf ∆H anwenden.
5. Einheit J; meist kJ (früher kcal)
6. ∆H-Wert hängt vom Druck und der Temperatur ab.
Angabe als Standardreaktionsenthalpie ∆H°: Reaktionsenthalpie unter
Standardbedingungen (p = 1,013 105 Pa = 1,013 bar = 1 atm; T = 298,15 K)
7. Regeln gelten auch für ∆U-Werte (für Reaktionen bei V = konst.). Bei Reaktion in
flüssiger oder fester Phase ist ∆H ≈ ∆U.
8. In Gleichungen Aggregatzustände aller Reaktionspartner angeben.
Satz von Hess:
„Bei gleichem Anfangs- und Endzustand der Reaktion ist die Reaktionsenthalpie für
jeden Reaktionsweg gleich groß“. (H ist eine Zustandsfunktion!)