Block 1 Flashcards
Einführung und chemische Thermodynamik
was ist eine Substanz?
eine wohldefinierte, reine Form der Materie.
wie ist eine Stoffmenge n definiert? Was ist der Zusammenhang mit die Avogadro-Konstante?
Die Stoffmenge n einer Probe wird in der Einheit (mol) angegeben. 1 mol enthält Na=6,022x10^23 Teilchen. Na ist die Avogadro-Konstante.
Was ist eine extensive Größe? Geben Sie zwei Beispiele an.
eine Größe, die von der Stoffmenge der Probe abhängt. z.B. Masse, Volumen…
Was ist eine intensive Größe? Geben Sie zwei Beispiele an.
eine Größe, die von der Stoffmenge der Probe unabhängig ist. z.B. Temperatur, Druck…
Was ist eine molare Größe Xm? Ist diese Größe extensiv oder intensiv?
der Wert einer extensiven Größe X dividiert durch die Stoffmenge n. Die sind intensiv.
Was ist eine spezifische Größe Xs? Ist diese Größe extensiv oder intensiv?
der Wert einer extensiven Größe X dividiert durch die Masse m der Substanz. Die sind intensiv.
Was ist die molare Konzentration (Molarität) eines gelösten Stoffes in einer Lösung? Einheit. ist die temperaturabhängig?
es ist die Stoffmenge des gelösten Stoffes dividiert durch das Volumen der Lösung. (mol/L). ja, da termische Ausdehnung
Was ist die Molalität? Einheit, ist die temperaturabhängig?
bezieht sich auf die Stoffmenge des gelösten Stoffes dividiert durch die Masse des Lösungsmittels, (mol/kg), nein
Was ist der Molenbruch xj? Welche Werte nimmt es an?
der Bruchteil von J an der Gesamtstoffmenge: xj = nj/n; variiert zwischen 0 und 1.
Wie ist das Universum per Thermodynamik unterteilt?
in zwei Bereiche: das System und seine Umgebung
Wie sind das System und seine Umgebung definiert?
Das System ist der Teil der Welt, für den wir uns interessieren. In der Umgebung führen wir unsere Messungen durch.
Wie sind die drei Systemtypen definiert?
1) offenes System: Tauschen von Materie und Energie mit Umgebung, verfügt über keine Wände zur Abgrenzung mit Umgebung. z.B. Kaffeetasse
2) geschlossenes System: Tauschen von Energie, aber kein Materie mit Umgebung. z.B geschlossenen Kaffeetasse.
3) isoliertes/abgeschlossenes System: Tauschen von keine Energie oder Materie mit Umgebung. z.B. Thermoflasche.
Was sind diathermische Wände?
Durch diathermische (geschlossene) Wände kann Energie in Form von Wärme die Systemgrenze passieren, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen System und Umgebung vorliegt.
Was sind adiabatische Wände?
Durch adiabatische (isolierte) Wände kann kein Energiefluss in Form von Wärme durch die Grenze passieren, auch wenn eine Temperaturdifferenz vorliegt.
Was ist ein homogenes System?
die makroskopischen Größen sind in allen Teilen des Systems identisch.
Was ist ein heterogenes System?
die makroskopischen Größen springen an den Phasengrenzen.
Was ist eine Phase?
homogener Teil eines (möglicherweise) heterogenen Systems.
Was sind die drei Gleichgewichtsbedingungen?
1) die makroskopischen Größen ändern sich nicht ohne äußeren Einfluss.
2) das System kehrt nach einer vorübergehenden Störung in den Gleichgewichtszustand zurück.
3) im Allgemeinen existiert nur ein einziger echter Gleichgewichtszustand.
Wie unterschieden sich die Gleichgewichte in der Mechanik bzw. Thermodynamik?
in der Mechanik: stabil (zwei GGW), instabil (labil) und metastabil.
in der Thermodynamik: stabil und metastabil
Was kennzeichnet das Konzept der Temperatur?
- die Temperatur ist eine thermodynamische Größe und in der Mechanik unbekannt.
- gründet sich auf die Beobachtung, dass eine Änderung des physikalischen Zustandes (z.B. eine Volumenänderung) auftreten kann, wenn zwei Objekte miteinander in Kontakt kommen. (z.B. ein rotglühendes Metall in Wasser geworfen wird)
- die Objekte haben sich nicht im thermischen GGW befunden, wenn eine Änderung irgendeines physikalischen Zustandes des Systems vorliegt.
Was ist der nullte Hauptsatz der Thermodynamik?
Stehen zwei Systeme in einem Wärmeaustausch, streben sie ein thermodynamischen Gleichgewichtszustand an. Wird eines der Systeme mit einem Dritten gekoppelt, stehen alle drei Systeme miteinander im Gleichgewicht.
Richtig oder Falsch? Energie fließt in Form von Wärme von einem Bereich niedriger Temperatur zu einem Bereich höherer Temperatur.
falsch (The atoms in the hot bodies have higher kinetic energy than those of the cold bodies. Thus to maintain thermal equilibrium, the atoms of higher kinetic energy tries to move and collide with the atoms of low kinetic energy. Thus heat transfers from a hot body to a cold body.)
Was ist der thermodynamische Temperaturskala?
Absolute Temperatur, auch thermodynamische Temperatur, ist eine Temperaturskala, die sich auf den physikalisch begründeten absoluten Nullpunkt bezieht. 0K (-273,15 grad C)
Was ist Arbeit?
Verrichten von Arbeit bedeutet, dass ein Objekt entgegen einer Kraft bewegt wird.
Was ist Energie?
Die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
Was ist Wärmeaustausch?
Änderung der Energie eines Systems infolge einer Temperaturdifferenz zwischen System und Umgebung.
Unterscheiden Sie zwischen exotherme und endotherme Prozesse.
exotherm: setzt Energie in Form von Wärme frei,
endotherm: nimmt Energie auf.
Interpretieren Sie Wärme und Arbeit auf Teilchenebene.
Wärme ist der Transfer von Energie, der auf chaotischer molekularer Bewegung (thermische Bewegung0 beruht.
Arbeit ist der Transfer von Energie, der geordnete Bewegung nutzt.
Wie sind alle intensiven Größen einer Phase einer reinen Substanz bekannt?
wenn nur zwei intensive Größen bekannt sind.
Was sind die 2 Bedingungen ein ideales Gas, und wie kann ein reales Gas die Bedingungen annähern?
- Massenpunkte ohne Ausdehnung
- keine Wechselwirkung zwischen den Teilchen
- Annäherung durch niedriger Druck und höher Temperatur
Was sind Zustandsgrößen?
Variablen, die einen Systemzustand beschreiben.
Wie sind alle Größen einer Phase einer reinen Substanz bekannt?
wenn nur drei Größen bekannt sind.
Wie ist die thermische Zustandsgleichung definiert?
sie kombiniert Volumen, Temperatur, Druck und Stoffmenge; V=f(T,p,n) oder Vm=v=f(T,p)
Was sind die 3 empirische Gasgesetze?
1) Charles : V=f(T) für p=const. V= const. x T
2) Amontons : p=f(T) für V= const. p = const. x T
3) Boyle : p=f(V) für T= const. pV= const.
Wo von ist eine Änderung einer Zustandsgröße abhängig?
von Anfangs- und Endzustand des Systems
Was sind die mathematische Konsequenzen für die Unabhängigkeit einer Zustandsgröße vom Weg?
1) Änderung kann als totales Differenzial geschrieben werden.
2) die gemischte Ableitungen sind identisch (Satz von Schwarz)
3) Satz von Euler
Wie lautet das ideale Gasgesetz?
pv = RT oder pV = nRT
Wofür stehen alpha. beta und kappa?
Ausdehnungskoeffizient, Spannungskoeffizient, und Kompressibilität.
Was besagt das Daltonsches Gesetz?
der von einem Gemisch idealer Gase ausgeübte Druck ist gleich der Summe der Partialdrücke der einzelnen Gase.
Wie kann der Partialdruck mithilfe von Molenbruch definiert werden?
pj = xj mal p und p = (xa + xb + …) mal p
Was fördern die repulsive bzw. attraktive Kräfte, die zwischen Moleküle wirken?
repulsive Kräfte fördern Expansion und attraktive Kräfte fördern Kompression.
Wie ist der Kompressionsfaktor Z definiert?
Z = pv/RT, für ein perfektes Gas, ist Z=1
Wie ändert sich der Wert von Z mit unterschiedlichen Drücken für reale Gase?
- bei sehr geringen Drücken gilt Z~1
- bei hohem Druck gilt Z>1 (die Abstoßung dominiert)
- bei mittleren Drücken gilt Z<1 (die Kompression dominiert)
Wozu dienen die Virialgleichungen?
zu zeigen, dass, obwohl die Zustandsgleichung eines realen Gases mit der des idealen Gases bei p-> 0 übereinstimmt, nicht notwendigerweise auch alle Größe übereinstimmen müssen.
Was ist der Boyle-Temperatur TB?
Eine Temperatur mit Z->1 uns Steigung 0 bei vergleichsweise niedrigem Druck p bzw. großem molaren Volumen. Dabei stimmen die Eigenschaften eines realen Gases mit denen eines perfekten Gases für p-> 0 überein, es wird B=0.
Richtig oder falsch? Ein Gas kann oberhalb seiner kritischen Temperatur verflüssigt werden.
falsch, es muss unter Tc erniedrigt und isotherm komprimiert werden.
