Suchfunktion


 
 

Navigation

Thermodynamik

Allgemeines:
Die Thermodynamik - auch Wärmelehre bezeichnet - beschäftigt sich mit der Möglichkeit, der Umverteilung von verschiedenen Energieformen. Die Thermodynamik ist nicht nur im Fach Physik von Interesse, sondern auch im Fach Chemie. Wichtige Fragestellungen sind dabei, wie ein Stoff oder ein System reagiert, wenn diesem System Wärme zugeführt oder entzogen wird.
 

Das Fachgebiet Thermodynamik:
Grundlage der Thermodynamik sind die vier Hauptsätzen (0., 1., 2. und 3. Hauptsatz der Thermodynamik) sowie Gleichungen zwischen den Zustandsgrößen Temperatur T, Druck p, Konzentration n  ( z. B. ideales/ reales Gasgesetz). Mithilfe dieser Hilfsmittel kann die Thermodynamik durch die Aussagen darüber, welche Änderungen an einem System möglich sind, z.B. ob eine Reaktion ablaufen kann. Die Thermodynamik macht aber keine Aussagen darüber, wie schnell die Prozesse ablaufen (dies ist das Fachgebiet Kinetik)
 

Wichtige Zustandsgrößen in der Thermodynamik:
Wichtige Zustandsgrößen in der Thermodynamik sind dabei die innere Energie U, die Enthalpie H, die freie Enthalpie G und die Entropie S
 

Grundlagen der Thermodynamik:
Wer sich im Bereich der physikalischen Chemie mit dem Bereich "Thermodynamik" beschäftigt, dem muss bewusst sein, dass die Größe "Temperatur" ein wesentlicher Faktor in der physikalischen Chemie ist. Dies lässt sich bereits daran erkennen, dass die Konstanten einer chemischen Reaktion nur bei einer bestimmten Temperatur gültig sind. Vielen ist in diesem Zusammenhang die sog. RGT-Regel ein Begriff. Temperaturen setzen viele mit einer bestimmten Energiemenge (Wärmemenge) gleich. Richtiger wäre es, die Temperatur als ein makroskopisches Maß für die Bewegung von Teilchen gleichgültig ob Atome, Ionen oder Moleküle in einem Körper zu sehen. 

So zeigte sich im 18 Jhd., dass das Gasvolumen (eines idealen Gases) nicht nur vom Druck, sondern auch von der Temperatur abhängt (Gay-Lussac). Danach nimmt das Volumen bei konstantem Druck linear mit der Temperatur zu. So kann eine Temperaturänderung ein System stark beeinflussen. Liegen in einem System Stoffe im flüssigem oder gasförmigem Zustand vor, so befinden sich die Teilchen in ständiger Bewegung (sog. Wärmebewegung). 

Findet nun ein Kontakt zwischen zwei Teilchen in diesem System statt, so findet zwischen den Teilchen ein Energieaustausch
statt. Hierbei gilt der 0. Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass die Energie vom "wärmeren" zum "kälteren" Körper übertragen wird bis der Zustand thermischen Gleichgewichts erreicht ist. Dieses Beispiel zeigt deutlich die große Bedeutung der Thermodynamik, da sie Auskunft über die Energiebeteiligung eines Vorgangs geben kann. 

Durch Temperaturänderung können Feststoffe in Flüssigstoffe überführt werden, was teilweise die Stoffeigenschaften beträchtlich ändern kann (z.B. Oberflächenvergrößerung). Da Prozesse dieser Art Energie benötigen, ist die Thermodynamik (Beschreibung von Systemen und damit die Aussage, ob eine Reaktion möglich ist) auch die Lehre von Umwandlungen der Energieformen und dem Energietransport.

.