Einführung in Die Physikalische Chemie: Teil I Chemische Thermodynamik

ISBN-13: 9783540137320 / Niemiecki / Miękka / 1984 / 150 str.

Heinrich Labhart; E. Haselbach; H. Moesta

Opis

Die physikalisehe Chemie besteht in der Anwendung der experimentellen und theoretisehen Methoden der Physik auf Probleme der Chemie. In der Chemie wird ein groBes und interessantes Tatsaehenmaterial gesammelt und unter Verwendung zweekmaBig eingefuhrter Begriffe und empiriseh gefundener Regeln geordnet. Auch die Begriffe und Gesetze der Physik grunden auf Erfahrungstatsaehen. Sie wurden aber an ubersiehtlieheren Systemen gewonnen und lassen sich quantitativ formulieren und uber prufen, so daB aus manehen Regeln Gesetze geworden sind, zu denen keine Ausnahmen bekannt sind. Heute kann angenommen werden, daB die bekannten physikalisehen GesetzmaBigkeiten ausreiehen sollten, um alle ehemisehen Tatsaehen zu erklaren, insbesondere also den Gultigkeits bereieh der ehemisehen Regeln abzugrenzen oder neue chemisehe Gesetze aufzustellen. Dieses Ziel ist bis heute nur teilweise erreieht. Der Grund dafur liegt in der Kompliziertheit der Systeme, welehe in der Chemie untersueht werden. Nur bei einem versehwindenden Bruehteil davon gelang bisher eine konsequente Behandlung unter Anwendung phy sikaliseher Prinzipien. Trotzdem hat die physikalisehe Betraehtungs weise bisher sehr viel zum Verstandnis der Chemie beigetragen. Wir unterteilen das groBe Gebiet der physikalisehen Chemie in die fol genden Hauptabsehnitte: I. Chemisehe Thermodynamik In der Chemisehen Thermodynamik werden makroskopisehe Eigensehaften von Stoffen aufgrund weniger Hauptsatze miteinander in Beziehung ge setzt. Sie gilt unabhangig von der mikroskopisehen Struktur der Stoffe. II. Kinetik Wahrend in der Chemisehen Thermodynamik nur solehe Zustande betraehtet werden, welehe sich mit der Zeit ohne Anderung der auBeren Bedingungen nicht mehr andern, wird in der Kinetik der zeitliche Verlauf der Vor gange behandelt, welehe zu den zeitunabhangigen Zustanden fuhren."

Spis treści

1. Begriffe der Thermodynamik.- 1.1. Zustandsgroßen.- 1.2. Gleichgewichtszustände.- 1.3. Zustandsgieichungen.- 1.4. Thermodynamische Prozesse.- 1.5. Thermodynamische Systeme.- 2. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik.- 2.1. Wärme und Arbeit.- 2.1.1. Wärme.- 2.1.2. Arbeit.- 2.1.3. Äquivalenz von Wärme und Arbeit.- 2.2. Der erste Hauptsatz.- 2.3. Folgerungen aus dem 1. Hauptsatz und Anwendungen.- 2.3.1. Wärmekapazität bei konstantem Volumen oder bei konstantem Druck.- 2.3.2. Reversible isotherme Volumenänderung.- 2.3.3. Adiabatische Volumenänderung.- 2.3.4. Der Spezialfall des idealen Gases.- 2.3.5. Wärmetönungen.- 2.3.6. Abhängigkeit der Wärmetönungen von Temperatur, Druck und Volumen.- 2.3.7. Der Satz von Hess, Bildungsenthalpien.- 3. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.- 3.1. Qualitative Fassung.- 3.2. Quantitative Fassung.- 3.3. Definition der Gleichgewichtsbedingung.- 3.4. Die Richtung des Wärmeflusses.- 3.5. Carnot’scher Kreisprozeß und Wirkungsgrad.- 3.6. Berechnung von Entropiedifferenzen.- 3.6.1. Isotherme reversible Volumenänderung.- 3.6.2. Adiabatische Volumenänderung.- 3.6.3. Isobare und isochore reversible Temperatur-änderungen.- 3.6.4. Irreversible adiathermische Volumenänderung.- 3.6.5. Entropieänderung bei einer Phasenumwandlung 1. Art.- 3.6.6. Die isotherme Mischungsentropie idealer Gase.- 3.7. Gleichgewichtsbedingungen.- 3.7.1. Allgemeines.- 3.7.2. Gleichgewicht in einem isotherm-isochoren System.- 3.7.3. Gleichgewicht in einem isotherm-isobaren System.- 3.8. Thermodynamische Potentiale.- 3.9. Die Gibbs-Helmholtz-Beziehung.- 3.10. Das chemische Potential.- 3.11. Gleichgewicht in heterogenen Systemen.- 3.12. Die Gibbssche Phasenregel.- 3.13. Reaktionsarbeit.- 4. Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.- 4.1. Qualitative Formulierung des 3. Hauptsatzes.- 4.2. Praktische Berechnung von absoluten Entropien.- 4.3. Prüfung des 3. Hauptsatzes.- 4.4. Folgerungen aus dem 3. Hauptsatz.- 4.4.1. Wärmekapazität beim absoluten Nullpunkt.- 4.4.2. Thermische Ausdehnung am absoluten Nullpunkt.- 5. Anwendungen der Thermodynamik.- 5.1. Einphasige Einkomponentensysteme.- 5.1.1. Der Binnendruck.- 5.1.2. Kalorische Zustandsgroßen.- 5.1.3. Reale Gase.- 5.1.4. Kondensierte Stoffe.- 5.1.5. Erzeugung tiefer Temperaturen.- 5.2. Zweiphasige Einkomponentensysteme.- 5.2.1. Die Gleichung von Clausius und Clapeyron.- 5.2.2. Dampfdrucke.- 5.2.3. Abhängigkeit des Dampfdruckes von einem zusätzlichen Druck auf die kondensierte Phase.- 5.2.4. Übergang zwischen kondensierten Phasen.- 5.2.5. Arten von Phasenübergängen.- 5.3. Einphasige Mehrkomponentensysteme.- 5.3.1. Konzentrationsmaße.- 5.3.2. Mittlere spezifische und molare Eigenschaften.- 5.3.3. Partielle molare Eigenschaften.- 5.3.4. Mischeffekte.- 5.3.5. Binäre Phasen ohne chemische Reaktion.- 5.3.6. Ideale binäre Lösungen.- 5.3.7. Nicht ideale binäre Lösungen.- 5.3.8. Systeme, in denen eine chemische Reaktion ablaufen kann.- 5.3.9. Gleichgewichte in idealen Gasgemischen.- 5.3.10. Gleichgewichte in verdünnten Lösungen.- 5.3.11. Zum Gebrauch thermodynamischer Tafelwerke.- 5.4. Mehrphasige Zweikomponentensysteme.- 5.4.1. Dampfdruck über Lösungen.- 5.4.2. Siedediagramme.- 5.4.3. Schmelzdiagramme binärer Systeme.- 5.4.4. Zur Bestimmung von Phasendiagrammen.- 5.4.5. Kolligative Phänomene.- 5.5. Elektrochemische Vorgänge.- 5.5.1. Die Chlor-Wasserstoff-Zelle.- 5.5.2. Übersicht über verschiedene Typen von Halbzellen.- Anhang Mathematische Hilfsmittel der Thermodynamik.