Thermodynamik 3.
den 24. Oktober 2019
Dr. Szilvia Barkó
Prüfungsthema
Thermodynamische Potenzialfunktionen:
innere Energie, Enthalpie, freie Energie, freie Enthalpie. Die Veränderung der
thermodynamischen Potenziale in Ausgleichs- Prozessen.
Das chemische Potenzial.
In dem Buch: 255-266.
Innere Energie (U)
∆𝑈 = 𝑄 + 𝑊
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/innere-energie
(I. Hauptsatz)
Enthalpie (H)
Falls das System neben der Volumenänderungsarbeit keine andere Form von Arbeit leistet, ist der Enthalpieumsatz des Prozesses gleich dem
Wärmeumsatz.
𝐻 = 𝑈 + 𝑝 ∙ 𝑉
∆𝐻 = ∆𝑈 + 𝑝 ∙ ∆𝑉
∆𝐻 = 𝑄 − 𝑝 ∙ ∆𝑉 + 𝑝 ∙ ∆𝑉
Bei izobare Prozesse:
∆𝐻 = 𝑄
Freie Enthalpie (G)
𝐺 = 𝐻 − 𝑇 ∙ 𝑆
isotherm isobar (Biochemie) Die Reaktionsenthalpie (ΔH) gibt an, ob ein Prozess exotherm oder endotherm
abläuft. Sie sagt jedoch nichts darüber aus, ob die Reaktion freiwillig abläuft.
Es gibt zahlreiche endotherme Reaktionen, die spontan ablaufen, wobei sich das Reaktionsgemisch abkühlt.
Bei gleichbleibender Temperatur und gleichbleibendem Druck, kann eine Reaktion nur spontan ablaufen, wenn DG kleiner als Null ist:
•DG < 0 : Die Reaktion läuft spontan ab
•DG = 0 : Die Reaktion befindet sich im Gleichgewicht
•DG > 0 : Die Reaktion kann nur erzwungen werden (z.B. durch Zufuhr von Arbeit)
∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇 ∙ ∆𝑆
D H D S D G Reaktion
Negativ Positiv Negativ Spontan
Negativ Negativ Negativ, wenn
DH>TDS Spontan bei niedrigeren T.
Positiv Positiv Negativ, wenn
DH<TDS Spontan bei höheren T.
Positiv Negativ Positiv Läuft freiwillig nicht
ab.
∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇 ∙ ∆𝑆
Das chemische Potential
Es beschreibt die Abhängigkeit der extensiven thermodynamischen Energiegrößen von der Stoffmenge (OFFENES SYSTEM!).
Das chemische Potenzial eines Systems gibt an, um wie viel sich die Gibbs- Energie des Systems ändert, wenn man ihm eine infinitesimale Menge von dem gleichen Stoff zufügt.
Das chemische Potenzial ist die Triebkraft aller chemischen Veränderungen oder Phasenumwandlungen.
𝜇 𝑖 = ( ∆𝐺
∆𝑛 𝑖 ) 𝑝,𝑇,𝑛
𝑗≠𝑖Freie Energie (F)
𝐹 = 𝑈 − 𝑇 ∙ 𝑆
Das Prinzip, anhand dessen ein System "entscheidet", was es bei einer bestimmten Temperatur T tut, ist dies:
Finde die optimale Balance zwischen minimaler Energie U und maximaler Unordung S.
Ein System immer ein Minimum der freien Energie anstrebt, so kommt er in thermischen Gleichgewicht.
isotherm isochor
