Thermodynamik. Grundlagen und technische Anwendungen

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1 Springer-Lehrbuch Thermodynamik. Grundlagen und technische Anwendungen Band 2: Mehrstoffsysteme und chemische Reaktionen Bearbeitet von Peter Stephan, Karlheinz Schaber, Karl Stephan, Franz Mayinger Neuausgabe Taschenbuch. 680 S. Paperback ISBN Format (B x L): 15,5 x 23,5 cm Weitere Fachgebiete > Physik, Astronomie > Thermodynamik schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 Inhaltsverzeichnis Liste der Formelzeichen XV A. Thermodynamik der Gemische 1 1. Grundbegriffe Anmerkungen zur Nomenklatur von Mischphasen Maße für die Zusammensetzung von Mischphasen Beziehungen zwischen den verschiedenen Maßen fürdiezusammensetzung Gemische idealer Gase Das Gesetz von Dalton Zustandsgleichungen und Zustandsgrößen vongemischenidealergase Dampf-Gas-Gemische Allgemeines Das h,x-diagramm der feuchten Luft nach Mollier Enthalpieänderung bei gleichbleibender Wasserbeladung Mischung zweier Luftmassen Zusatz von Wasser Feuchte Luft streicht über eine Wasser- oder Eisfläche Phasengleichgewichte: Phänomenologie und Phasendiagramme Gleichgewicht flüssiger und dampfförmiger Phasen binärer Gemische... 44

3 X Inhaltsverzeichnis T,x- und p,x-phasendiagramme Zustandsänderungen im kritischen Gebiet Zustandsänderungen von Gemischen mit azeotropem Punkt Gleichgewicht flüssiger Phasen binärer Gemische Gleichgewicht fester und flüssiger Phasen binärer Gemische h,ξ-diagrammebinärergemische Mischungsgerade, Hebelgesetz und Isothermen vonflüssigengemischen ZweiphasigeZustandsbereiche Schmelzen und Gefrieren Zustandsänderungen im h,ξ-diagramm PhasendiagrammeternärerSysteme Konstitutive Größen und Gleichungen zur Beschreibung von Mischphasen Die Fundamentalgleichung von Gemischen unddaschemischepotential DaschemischePotential Die Gibbssche Fundamentalgleichung EigenschaftendeschemischenPotentials DaschemischePotentialidealerGase Thermodynamische Potentiale Eulersche Gleichungen und die Gleichung von Gibbs-Duhem Die Eulerschen Gleichungen Die Gleichung von Gibbs-Duhem Partielle molare Zustandsgrößen Grundlegende Zusammenhänge Berechnung der partiellen molaren Zustandsgrößen mit Hilfe des chemischen Potentials Mischungs- und Exzessgrößen Grundlegende Beziehungen Mischungs-, Lösungs- und Verdünnungsenthalpien Die molare und die spezifische Wärmekapazität vongemischen

4 Inhaltsverzeichnis XI 6. Thermodynamisches Gleichgewicht und Stabilität DasPrinzipvomMinimumderPotentiale Stabilität thermodynamischer Systeme Die Bedingung für mechanische Stabilität Die Bedingung für thermische Stabilität Bedingung für die Stabilität hinsichtlich des Stoffaustausches Metastabile Phasen am Beispiel von Einstoffsystemen DasPhasengleichgewicht Die Gibbssche Phasenregel Das chemische Potential realer Fluide Das ideale Gas als Referenz: FugazitätundFugazitätskoeffizient Die ideale Mischung als Referenz: AktivitätundAktivitätskoeffizient Die ideal verdünnte Lösung als Referenz: RationelleAktivitätskoeffizienten Die Gleichung von Gibbs-Duhem für Fugazitäten undaktivitäten Exzessgrößen und ihr Zusammenhang mit dem chemischen Potential Empirische Ansätze für Zustandsgrößen von Gemischen Thermische Zustandsgleichungen G E -ModelleundAktivitätskoeffzienten Phasenzerfall und Phasengleichgewichte Phasenzerfall von flüssigen oder festen Gemischen Die Gesetze von Raoult und Henry Die Gleichung von Duhem-Margules Verdampfungsgleichgewichte, Raoultsches Gesetz Zustand großer Verdünnung, Henrysches Gesetz Die allgemeine Berechnung von Phasengleichgewichten Dampf-Flüssigkeitsgleichgewichte LöslichkeitvonFeststoffeninFlüssigkeiten Gleichgewicht zwischen nicht mischbaren flüssigen Phasen

5 XII Inhaltsverzeichnis Prüfung von Gleichgewichtsdaten auf thermodynamische Konsistenz Die Differentialgleichungen der Phasengrenzkurven Isobare Siedepunktserhöhung und isobare Gefrierpunktserniedrigung IsothermeDampfdruckerniedrigung DerosmotischeDruck Grenzflächenbestimmte Systeme und spontane Phasenübergänge Thermodynamisches Gleichgewicht in dispersen Systemen Disperse Flüssigphase im Gleichgewicht mit einer Gasphase Verallgemeinerte Gibbs-Thomson-Gleichungen für Gemische am Beispiel einer dispersen Flüssigphase Kelvin-Gleichung für Einstoffsysteme und Betrachtungen zur Stabilität Gasblasen in einer Flüssigkeit Spontane Phasenübergänge B. Thermodynamik chemischer Reaktionen Grundlagen und das chemische Gleichgewicht Formale Beschreibung chemischer Reaktionen DaschemischeGleichgewicht Homogene Reaktionen in Gasen HomogeneReaktioneninderflüssigenPhase HeterogeneReaktionen ChemischesGleichgewichtundStoffbilanz Energieumsatz bei chemischen Reaktionen und Standardgrößen DieEnergiebilanzfürchemischreagierendeSysteme Standardgrößen für die Enthalpie, Entropie undfreieenthalpie Berechnung von Gleichgewichtskonstanten

6 Inhaltsverzeichnis XIII 12.4 Die Gleichgewichtskonstante als Funktion von Temperatur unddruck TriebkrafteinerchemischenReaktion Entropieerzeugung und maximal gewinnbare Arbeit Entropieerzeugung bei Systemen ohne Nutzarbeit Nutzarbeit bei reversiblen chemischen Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen in der Gasphase Der Gasgenerator zur Kohlenmonoxiderzeugung Die Dissoziation von Kohlendioxid und Wasserdampf Das Wassergasgleichgewicht und die Zersetzung von Wasserdampf durch glühende Kohle Gleichgewichtsreaktionen in Elektrolytlösungen Grundbegriffe und Aktivitätskoeffizienten Gleichgewichte in schwachen Elektrolytlösungen Die Dissoziation des Wassers und der ph-wert Dampfdrücke über schwachen Elektrolytlösungen C. Prozesse Stoff- und Energiebilanzen für die Prozessberechnung Verbrennungsprozesse Verbrennungserscheinungen Grundlegende Reaktionsgleichungen Brennstoffzusammensetzung,Heiz-undBrennwerte Zusammensetzung fester, flüssiger und gasförmiger Brennstoffe Heiz-undBrennwerte Stoff- und Energiebilanzen bei vollständiger Verbrennung Sauerstoff-undLuftbedarf Abgaszusammensetzung Verbrennungstemperatur und Wärmeabgabe Unvollständige Verbrennung

7 XIV Inhaltsverzeichnis 17. Prozesse zur Stofftrennung Eindampfen Destillation Rektifikation Extraktion Kristallisation Absorption Partielles Verdampfen und Kondensieren vonmehrstoffgemischen Anhang 503 Lösungen der Übungsaufgaben 505 Namen- und Sachverzeichnis 531

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