4. Freie Energie/Enthalpie & Gibbs Gleichungen



Ähnliche Dokumente
5. Die Thermodynamischen Potentiale

1. Thermodynamische Potentiale, Maxwellgleichungen

Der Zweite Hauptsatz der TD- Lernziele

Der Zweite Hauptsatz der TD- Lernziele

4. Freie Energie/Enthalpie & Gibbs Gleichungen

Statistische Physik - Theorie der Wärme (PD Dr. M. Falcke)

5 Thermodynamische Potentiale

1 I. Thermodynamik. 1.1 Ideales Gasgesetz. 1.2 Vereinfachte kinetische Gastheorie. 1.3 Erster Hauptsatz der Thermodynamik.

Physikalische Chemie Physikalsiche Chemie I SoSe 2009 Prof. Dr. Norbert Hampp 1/10 5. Zustandsfunktionen Idealer und Realer Gase. ZustandsÄnderungen

Der erste Hauptsatz der TD- Lernziele

T 1 T T Zustandsverhalten einfacher Systeme (Starthilfe S ) - Prozess und Zustandsänderung. Prozess (Q 12

Temperaturabhängigkeit von Enthalpie H und Entropie S

Der Erste Hauptsatz der TD- Lernziele

Musterlösung Klausur Physikalische Chemie I: Thermodynamik (Januar 2009)

I el U el. P el W V 23+W F23. Musterlösung SS Aufgabe (34 Punkte) a) Energiebilanz für die Kammer A im Zeitintervall t 12 :

Die Eigenschaften einfacher

T p = T = RT. V b. ( ) 2 V p. V b. 2a(V b)2 V 3 RT. 2a(V b) V 3 (p+ a V 2 )

PC-Übung Nr.3 vom

Thermodynamik. Kapitel 4. Nicolas Thomas

T4p: Thermodynamik und Statistische Physik Prof. Dr. H. Ruhl Übungsblatt 10 Lösungsvorschlag

Der Erste Hauptsatz der TD- Lernziele

Die innere Energie and die Entropie

Thermodynamik der Gase. Joule-Thomson-Prozeß (PHYWE)

Physikalische Chemie Physikalische Chemie I SoSe 2009 Prof. Dr. Norbert Hampp 1/8 15. Chemische Thermodynamik. ZustandsÄnderungen

Die freie Energie wird also bei konstantem Volumen und konstanter Temperatur minimal

GPH2 Thermodynamik. 27. September Dieser Entwurf ist weder vollständig oder fehlerfrei noch ein offizielles Script zur Vorlesung.

Einführung in die Physikalische Chemie Teil 2: Makroskopische Phänomene und Thermodynamik

0.1 Barometrische Höhenformel

Inhalt der Vorlesung. 1. Eigenschaften der Gase. 0. Einführung

Inhalt 1 Grundlagen der Thermodynamik

Physikalisch-chemische Grundlagen der thermischen Verfahrenstechnik

Differentiation nach einem Parameter Kettenregel

Thermische Energie kann nicht mehr beliebig in andere Energieformen umgewandelt werden.

Musterlösung zu Übung 7

PC-Übung Nr.1 vom

Die innere Energie eines geschlossenen Systems ist konstant

6 Thermodynamische Potentiale und Gleichgewichtsbedingungen

Besprechung der thermodynamischen Grundlagen von Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen

Institut für Physikalische Chemie Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Grundlagen der Physik II

9.4 Der 2. Hautsatz: spontane Prozesse und Entropie

Lehrbuch der Thermodynamik

Lehrbuch der Thermodynamik

wegen adiabater Kompression, d.h. kein Wärmeaustausch mit der Umgebung, gilt:

Die Innere Energie U

Bernhard Härder. Einführung in die PHYSIKALISCHE CHEMIE ein Lehrbuch Chemische Thermodynamik W/ WESTAR.P WISSENSCHAFTEN. Skripte, Lehrbücher Band 2

Kompressor in CHEMCAD

Physik I TU Dortmund WS2017/18 Gudrun Hiller Shaukat Khan Kapitel 6

Chemische Thermodynamik. Arbeitsbuch 4. 4., überarbeitete Auflage. Autoren. Mit 53 Bildern sowie zahlreichen Tabellen im Text und im Anhang

Grundlagen der Physik II

Verhalten reiner, realer Stoffe. Maxwellsche Beziehungen. Kapitel 7

Einführung in die Physikalische Chemie Teil 1: Mikrostruktur der Materie

Vorlesung Physikalische Chemie II WS 2017/18

Vorlesung PC I Thermodynamik Teil B: Thermodynamische Funktionen, Berechnungen und mathematische Methoden

Diese Fragen sollten Sie auch ohne Skript beantworten können: Was beschreibt der Differenzenquotient? Wie kann man sich die Steigung im vorstellen? Wa

Aufgaben Kreisprozesse. 1. Ein ideales Gas durchläuft den im V(T)- Diagramm dargestellten Kreisprozess. Es ist bekannt:

Probeklausur STATISTISCHE PHYSIK PLUS

3.2 Thermodynamische Gleichgewichte in Mehrkomponentensystemen

Musterlösung zu Übung 7

Musterlösung Übung 10

Das Chemische Gleichgewicht

Zur Erinnerung. Wärmetransport durch: -Wärmekonvektion -Wärmestrahlung -Wärmeleitung. Planck sches Strahlungsgesetz. Stefan-Boltzman-Gesetz

3.2 Thermodynamische Gleichgewichte in Mehrkomponentensystemen

8. Mehrkomponentensysteme. 8.1 Partielle molare Größen. Experiment 1 unter Umgebungsdruck p:

Zur Thermodynamik des idealen Gases (GK Physik 1)

Physikalische Chemie I

Übungen zur VL Chemie für Biologen und Humanbiologen Lösung Übung 6

Wolfgang Heidemann. Technische Thermodynamik. Kompaktkurs für das Bachelorstudium. Wl LEY-VCH. Verlag GmbH & Co. KGaA

Thermodynamik I PVK - Tag 1. Nicolas Lanzetti

Musterlösung Übung 10

3 Diskussion und Beispiele

Lehrbuch der Thermodynamik

Inhaltsverzeichnis Teil I Grundlagen der Thermodynamik Grundlagen Temperatur und Zustandsgleichungen

Das Ideale Gas Kinetische Gastheorie (auf atomarer Ebene)

Skizze zur Veranschaulichung der Legendretransformation

Thermodynamik. Thermodynamics. Markus Arndt. Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation Universität Wien January 2008

Aufgaben zum Stirlingschen Kreisprozess Ein Stirling-Motor arbeite mit 50 g Luft ( M= 30g mol 1 )zwischen den Temperaturen = 350 C und T3

Thermodynamik für Metallurgen und Werkstofftechniker

Die Bedeutung von Zustandsfunktionen:

Thermodynamik. Thermodynamik

Karl Stephan Franz Mayinger. Thermodynamik. Grundlagen und technische Anwendungen. Zwölfte, neubearbeitete und erweiterte Auflage

D. Schuller. Thermodynamik

Allgemeine Speicherberechnung

Übung 4. SS 2013 Übung - Einführung in die Verbrennung - Methling, Özuylasi 1

Inhaltsverzeichnis Hinweise zur Benutzung Einführung in die Arbeits- und Denkweise Basis der Thermodynamik

7. Chemische Reaktionen

Van der Waals-Theorie und Zustandsgleichung

14 Massenwirkungsgesetz

Physikalische Chemie 1 (Thermodyn. u. Elektrochemie) SS09 - Blatt 1 von 13. Klausur PC 1. Sommersemester :15 bis 11:45.

Höhere Experimentalphysik 1

Werner Langbein. Thermodynamik. Gleichgewicht, Irreversible Prozesse, Schwankungen. Verlag Harri Deutsch

Übung 1: Thermodynamik Berechnung von Aufschmelzkurven, Adiabat und Aufschmelzpfad

Physikalische Chemie I

DAMPFDRUCK EINER REINEN FLÜSSIGKEIT. 1. Versuchsplatz. 2. Allgemeines zum Versuch

Das chemische Potential- eine Übersicht wichtiger Beziehungen

Übungsblatt 2 ( )

Transkript:

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.3. Gibbs sche Gleichungen Fundamentalgleichungen der D weitere Fundamentalgleichungen basierend auf: einsetzen von (): d d d Ausdifferenzierung der Definition der Zustandsfunktionen für A, H und G einsetzen der ursrünglichen Fundamentalgleichung d = d - d freie Energie: A da da d d d ( d d) d d () da d d () Enthalie: H dh d d d einsetzen von (): dh ( d d) d d (3) dh d d freie Enthalie: G H einsetzen von (3): dh d d ( d d) d d (4) PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 03 d d

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.3. Gibbs sche Gleichungen Fundamentalgleichungen der D d, dh, da, sind Zustandsfunktionen können durch vollständige Differentiale beschrieben werden innere Energie: d d d d d d alternativ: rein thermodynamische Definition der emeratur d d d für d=0 d d für d=0 d d PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 04

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.3. Gibbs sche Gleichungen Fundamentalgleichungen der D d, dh, da, sind Zustandsfunktionen können durch vollständige Differentiale beschrieben werden freie Enthalie: d d G d G d G G alternativ: nützliche Beziehungen der - und -Abhängigkeit von G d d für d=0 d für d=0 PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 05 d G G

PC (0) age: 06 Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit Übersicht aller Gibbs schen Gleichungen mit ihren artiellen Ableitungen 4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.3. Gibbs sche Gleichungen Fundamentalgleichungen der D krit (Dr. Ogrodnik): Ka. 4. G G d d dh d d d d da d d d A H H A thermodynamische Definition der emeratur

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.3. Gibbs sche Gleichungen Druckabhängigkeit von G G Druckabhängigkeit der freien Enthalie isotherm: da > 0, nimmt G mit dem Druck immer zu da molar von Gasen >> Flüssigkeiten, Feststoffe grössere Zunahme von G für Gase aus: P.W. Atkins, Physikalische Chemie (CH) isotherme Druckänderung: aus d G() G() d für Flüssigkeiten und Festkörer: konstant G () G( ) für ideale Gase: =nr G( ) G( ) d G( ) n R G( ) n R ln PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 07 afelanschrieb: Beisiel d

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.3. Gibbs sche Gleichungen Druckabhängigkeit von G isotherme eränderung von G mit aus /-Diagramm gilt auch für reale Gase nicht verwechseln mit olumenarbeit! G d w d Isotherme Isotherme krit (Dr. Ogrodnik): Ka. 4. PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 08

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.4. Gibbs-Helmholtz Gleichung emeraturabhängigkeit der freien Enthalie isobar: da die molar von Gasen >> Flüssigkeiten, Feststoffe (Grad der nordnung!) grössere -Abhängigkeit von G für Gase Gibbs-Helmholtz Gleichung: ausgehend von: G() H() () G H kombiniert mit artiellem Differential: G G H wir sehen säter, dass die Gleichgewichtskonstante einer Reaktion von G/ und nicht von G abhängt (G / ) suche Beziehung für:? afelanschrieb: Ableitung G PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 09 aus: P.W. Atkins, Physikalische Chemie (CH)

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.4. Gibbs-Helmholtz Gleichung G / H Gibbs-Helmholtz Gleichung die -Abhängigkeit von G/ ist nur von der Enthalie H bestimmt und ist unabhängig von der Entroie! für chemische Reaktionen (isobar): RG / RH Fazit: bei bekanntem R H einer Reaktion is die -Abhängigkeit von G/ bekannt Anwendung: die Gleichgewichtskonstante K einer Reaktion ist eine Funtion in G/: Bestimmung der -Abhängigkeit von K nicht-kalorische Bestimmung von R H afelanschrieb: Erklärung RG R ln K PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 0

PC (0) age: Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit 4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.5. Maxwellgleichungen für jedes vollständige Differential (jede Zustandsfunktion): dy y F dx x F df x y hierfür gilt die chwarz sche Gleichung: (s. Aendix in Atkins oder krit Kaitel 4.4) y x x y x y F y x F d d d z.b. für die innere Energie: ergleich mit der Fundamentalgleichung: Maxwellgleichung:

PC (0) age: Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit 4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.5. Maxwellgleichungen Zusammenfassung der Maxwellgleichungen: d d d ) aus: d d dh ) aus: d d da 3) aus: d d 4) aus: mathematischer Zusammenhang thermodynamischer Grössen nützlich für weitere Ableitungen

PC (0) age: 3 Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit 4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.5. Maxwellgleichungen Anwendungsbeisiel - Binnendruck d d C d d d (s.. 06) zur Bestimmung von idealer und realer Gase (s.. 9) benötigen einen einfachen thermodynamischen Zusammenhang diesen liefert die Fundamentalgleichung: d d d Ableitung nach d bei d=0: kombiniert mit der Maxwellgleichuung: 0 ) ( Gas ideales m dw Gas a n a ) ( und (s.. 9)

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.5. Maxwellgleichungen Anwendungsbeisiel - Joule-homson Koefficient J J H = Joule homson Koeffizient teigung der Isenthalen (s.. ) reales Gas J 0 d negativ Gas kühlt ab. reales Gas J 0 d ositiv Gas erwärmt sich. via Euler sche Kettenregel und Kehrwertregel (s.. 6): H Bestimmung von via Gibb sche Gleichung und Maxwellgleichung J C dh J C H d d afelanschrieb: Herleitung PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 4

4. Freie Energie/Enthalie & Gibbs Gleichungen 4.5. Maxwellgleichungen Anwendungsbeisiel - Joule-homson Koefficient J Korrelation mit dem erhalten eines idealen Gases ( J =0) J C ideal nr nr J C ideal = ideal < ideal > ideal J = 0 wie erwartet für ideales Gas J > 0, d.h. das Gas kühlt sich ab J < 0, d.h. das Gas wärmt sich auf weitere Details siehe krit (Dr. Ogrodnik): Ka. 4.5 PC (0) Folien in Zusammenarbeit mit Julia Kunze in Anlehnung an Alexander Ogrodniks krit age: 5