folien8

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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:
o
Standardbildungsenthalpie  H o
f
Standardbildungsenthalpie der Elemente und von H+(aq) := 0
Kirchhoffscher Satz (Temperaturabhängigkeit von Reaktionsenthalpien)
Born-Haber-Kreisprozess
Kirchhoff‘scher Satz (Temperaturabhängigkeit von H)
?
Temperatur
T
Edukte
gesucht: ΔrH(T)

Produkte

Δ f H(T)
Edukte
Produkte
T
T
 
Edukte

Edukte
Cp (T)dT
298K Pr odukte
ΔrH(298 K)
Δf H o


Cp (T)dT
298K Edukte
298 K
Δ f H(T)
Produkte

Produkte
o
Δf H
Na  (g)  e (g)  Cl(g)
-351 kJ/mol

Elektronenanlagerung an
Cl = -Elektronenaffinität
Dissoziation von Cl2
+122 kJ/mol
Na  (g)  e (g)  1 Cl2 (g)
2

Na (g)  Cl (g)
Na+ und Cl- Ionen
in der Gasphase
+498 kJ/mol
Ionisierung von Na
Na(g)  1 Cl2 (g)
gesucht:
2
Gitterenthalpie
+107 kJ/mol
von NaCl
Sublimation von Na
Na(s)  1 Cl2 (g)
2
+411 kJ/mol
NaCl (s)
festes Kochsalz
NaCl (s)
Spaltung von NaCl (s) in die
Elemente
= -Bildungsenthalpie von
NaCl(s)
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 f H
o
o
Standardbildungsenthalpie der Elemente und von H+(aq) := 0
Kirchhoffscher Satz (Temperaturabhängigkeit von Reaktionsenthalpien)
Born-Haber-Kreisprozess
2.7 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
Quelle: Atkins
„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“
2. Hauptsatz
Clausius:
TA
TA
qA
qA
Maschine
Maschine
qB
qB
TB
TB
TB < TA
TB < TA
|qA| = |qB| wg. 1. HS
w
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
2. Hauptsatz
„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.“
Kelvin:
TA
TA
qA
Maschine
qA
w
Maschine
w
qB
TB
TB < TA
|qA| = |w| wg. 1. HS
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
Reversible Carnot-Maschine
(mit idealem Gas als Arbeitsmedium)
TA
p
qA
Maschine
w
qB
TTBB
TTBB<< TTAA
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
Isothermen
Isothermen
V
Reversible Carnot-Maschine
(mit idealem Gas als Arbeitsmedium)
p
1
TA
T1,p1,V1
qA
Adiabaten
Maschine
w
T1 = T2 = TA
qA
Reservoir A bei TA
qB
Adiabaten
TTBB
TTBB<< TTAA
2
T4,p4,V4
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
T2,p2,V2
T3,p3,V3
4
3
T3 = T4 = TB
Reservoir B bei TB
qB
Isothermen
Isothermen
V
Rückwärtslaufende CarnotMaschine
p
1
TA
T1,p1,V1
qA
Adiabaten
Maschine
w
T1 = T2 = TA
qA
Reservoir A bei TA
qB
Adiabaten
TTBB
TTBB<< TTAA
2
T4,p4,V4
|qB| + |w| = |qA| wg. 1. HS
T2,p2,V2
T3,p3,V3
4
3
T3 = T4 = TB
Reservoir B bei TB
qB
Isothermen
Isothermen
V
Annahme ηs> ηc → |qAs| < |qAc|
Widerspruch zu 2. HS !!!
(Clausius)
TA
TA
qAc
qAs
Carnot
Maschine
TA
"super"
w
w
qAc-qAs
gekoppelte
Maschine
Maschinen
qBs
qBc-qBs
qBc
TB
TB
TB
TB < TA
TB < TA
TB < TA
|qAc| = |qBc| + |w| wg. 1. HS
|qAs| = |qBs| + |w| wg. 1. HS
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