Chemische Thermodynamik

Der Begriff Thermodynamik ist von den griechischen Wörtern thermos (Wärme) und dynamos (Kraft) abgeleitet. Er steht für das Teilgebiet der Physik (Wärmelehre), das sich mit der Umwandlung von Wärmeenergie in andere Energieformen befasst. Die chemische Thermodynamik hat den Energieumsatz bei chemischen Reaktionen zum Gegenstand. Die untersuchten Reaktionen laufen dabei in definierten Systemen ab. Der Systembegriff wurde bereits in Kapitel I (Heterogene Gleichgewichte) eingeführt. Systeme sind danach abgegrenzte Bereiche der objektiven Realität, die mit den Bereichen außerhalb der Systemgrenzen (Umgebung) in Beziehung stehen. Wir erinnern uns, dass bei offenen Systemen sowohl Energie- als auch Stoffaustausch mit der Umgebung stattfinden kann, dass bei geschlossenen Systemen nur der Energieaustausch mit der Umgebung erlaubt ist und dass abgeschlossene Systeme weder Stoff noch Energie mit ihrer Umgebung austauschen. Zur Charakterisierung der Systeme verwendet man makroskopische Größen wie Druck, Temperatur, Stoffmenge, Volumen, Innere Energie u. a., die sogenannten Zustandsgrößen. Ihre Werte sind durch den Zustand des Systems eindeutig bestimmt. Von den Zustandsgrößen muss sich mindestens eine ändern, wenn das System vom Zustand Z1 in den Zustand Z2 überführt wird. Zustandsänderungen sind damit durch Änderung von Zustandsgrößen beschreibbar. Allerdings sagen die Zustandsgrößen nichts über den Weg der Zustandsänderung aus. Man kann z. B. nicht erkennen, ob die Zustandsänderung durch verrichtete Arbeit oder durch Wärmeübertragung erreicht wurde. Größen wie Wärme oder Arbeit, die den Prozess der Zustandsänderung beschreiben, aber nicht zur Charakterisierung des Zustandes dienen, bezeichnet man als Prozessgrößen.