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2017 | Book

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Grundlagen der Thermodynamik für Studierende der Chemie

Die wichtigsten Themen der physikalischen Chemie

Author: Kevin Maik Jablonka

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Book Series : essentials

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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About this book

Das vorliegende essential gibt einen Überblick über die wichtigsten Themen der Thermodynamik im Bachelorstudium. Es richtet sich an Studierende der Chemie mit Grundkenntnissen in der Differential- und Integralrechnung, die sich im Stile eines Tutoriums einführend informieren möchten. Der Autor behandelt die Hauptsätze der Thermodynamik, die Bedeutung wichtiger Zustandsfunktionen, das Konzept des Idealen und des Realen Gases, die Bedeutung des Carnot-Prozesses und die physikalischen Grundlagen der Luftverflüssigung.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Das vorliegende essential richtet sich vorwiegend an Studierende der Chemie mit Grundkenntnissen in der Differenzial- und Integralrechnung, die im Stile eines Tutoriums einen Überblick über die wichtigsten Themen der Thermodynamik im Bachelorstudium erhalten möchten.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 2. Die vier Hauptsätze der phänomenologischen Thermodynamik
Zusammenfassung
Für unseren Streifzug durch die Thermodynamik möchten wir bei den Grundpfeilern – den Hauptsätzen – beginnen und anschließend einige wichtige Konzepte vertieft betrachten.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 3. Transportgrößen und Wärmekapazität
Zusammenfassung
Wir haben gelernt, dass die Thermodynamik Zustandsfunktionen (wie die Innere Energie) und Transportfunktionen (wie Arbeit und Wärme) verwendet, um thermodynamische Prozesse zu beschreiben. Nun möchten wir uns damit beschäftigen, wie wir die Arbeit W und Wärme Q berechnen können.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 4. Entropie
Zusammenfassung
Die Frage, warum manche Prozesse spontan stattfinden und manche nicht, hat Wissenschaftler Jahre lang beschäftigt. Zunächst wurde angenommen, dass die Exothermie von Reaktionen der entscheidende Faktor ist. Das Betrachten von einfachen Beispielen aus dem Alltag zeigt jedoch, dass dies nicht der Fall sein kann: Ein Spiegel zerbricht spontan in einen Haufen aus Scherben doch ein Haufen aus Scherben wird niemals spontan ein Spiegel werden.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 5. Carnot-Prozess
Zusammenfassung
Nachdem wir uns mit der Theorie zu Entropie und dem zweiten Hauptsatz beschäftigt haben, möchten wir uns nun mit der praktischen Anwendung beschäftigen: Wir möchten den maximalen Wirkungsgrad periodisch arbeitender Wärmekraftmaschinen bestimmen.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 6. Zustandsfunktionen und Zustandsänderungen
Zusammenfassung
Die gesamte Thermodynamik basiert auf der Beschreibung von Prozessen durch Zustandsfunktionen, Zustandsgrößen und Transportgrößen. Nachfolgend möchten wir einige neue Zustandsgrößen einführen.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 7. Thermochemie
Zusammenfassung
Die sogenannte Standardbildungsenthalpie \(\Delta _\mathrm{B} H^\circ \) ist die Enthalpie für die Bildungsreaktion aus dem Elementen in ihrem stabilsten Zustand bei 1bar und der angegeben Temperatur. Das hochgestellte \(\circ \) kennzeichnet, dass wir uns auf den Standardzustand beziehen.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 8. Ideales Gas
Zusammenfassung
Beim Idealen Gas nimmt man an, dass es sich bei den einzelnen Teilchen im Gas um ausdehnungslose Massepunkte handelt, die keine Kräfte aufeinander ausüben. Da per Definition keine intermolekularen Kräfte wirken, ist die Innere Energie nur eine Funktion der Temperatur und nicht des Volumens oder Druckes. In guter Näherung kann beispielsweise Helium bei Raumtemperatur als Ideales Gas angesehen werden.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 9. Reale Gase
Zusammenfassung
Bei der Beschreibung des Idealen Gases haben wir das Eigenvolumen und die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen vernachlässigt. In der Realität haben die Teilchen allerdings ein Eigenvolumen und wechselwirken auch miteinander. Deshalb kommt es besonders bei großen, gut polarisierbaren Molekülen zu deutlichen Abweichungen vom idealen Verhalten.
Kevin Maik Jablonka
Kapitel 10. Zweiphasengebiet
Zusammenfassung
Der Verlauf der Isothermen im pV Diagramm wird durch die Steigung bestimmt, welche sich durch Ableiten der Druckform der Van-der-Waals-Gleichung berechnen lässt.
Kevin Maik Jablonka
Backmatter
Metadata
Title
Grundlagen der Thermodynamik für Studierende der Chemie
Author
Kevin Maik Jablonka
Copyright Year
2017
Electronic ISBN
978-3-658-17021-9
Print ISBN
978-3-658-17020-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-17021-9

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