Thermodnamische Betrachtungen an einem Reaktionssystem (offene, geschlossene und abgeschlossene Systeme)

In der Physialischen Chemie sprechen wir -wie in jedem anderen naturwisschenschaftlichen Fach- von Sytemen, in dem wir unsere Betrachtung durchführen. Wie wichtig der Systembegriff ist, zeigt uns bereits die Bestimmung zweier Körper, die sich aufeinander zubewegen (wie bewegen sich die Körper relativ zum System?)

Ähnlich ist es im Bereich der Physikalischen Chemie – wir sprechen hier in der Regel von einem thermodynamischen System. Was aber ist der Unterschied zwischen einem System (z.B. ein Reagenzglas), dass wir in der Allgemeinen Chemie betrachtet haben

Das “thermodynamische” System in der Physikalischen Chemie

Systeme können Reagenzgläser oder geschlossene Kolben sein, in denen Reaktionen ablaufen. Damit Reaktionen durchgeführt und berechnet werden können, muss ein System für jede Betrachtung klar beschrieben werden. Da jedes System immer mit der Umgebung in einer Beziehung mit seiner Umgebung steht, müssen wir das System, in dem wir einen Vorgang betrachten, genauer beschreiben. In Bezug auf seine Umgebung, unterscheiden wir drei Arten von Sytemen (offenes, geschlossenes und abgeschlossenes System).

  • Ein offenes System kann mit seiner Umgebung sowohl Masse als auch Energie austauschen. m # const E # const
  • Ein geschlossenes System lässt nur noch den Energieaustausch zu. m = const E # const
  • Bei einem abgeschlossenen (isolierten) System ist sowohl der Masse- als auch der Energieaustausch unterbunden. m = const E = const

Darüber hinaus werden Vorgänge beschrieben, die eine Veränderung des Systems bzw. Reaktion bewirken.
Um auch über diese Prozesswege klare Aussagen machen zu können, werden Prozesse eingeteilt in :

  • isochore Prozesse, bei denen das Volumen konstant bleibt.
  • isobare Prozesse, bei denen der Druck konstant bleibt.
  • isotherme Prozesse, die bei konstanter Temperatur ablaufen.

Thermodnamische Betrachtungen an einem Reaktionssystem (offene, geschlossene und abgeschlossene Systeme) – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist ein offenes System in Bezug auf thermodynamische Betrachtungen?

Ein offenes System ist ein System, das sowohl Energie als auch Materie mit seiner Umgebung austauscht.

2. Was ist ein geschlossenes System in Bezug auf thermodynamische Betrachtungen?

Ein geschlossenes System tauscht Energie, aber keine Materie mit seiner Umgebung aus.

3. Was ist ein abgeschlossenes System in Bezug auf thermodynamische Betrachtungen?

Ein abgeschlossenes System tauscht weder Energie noch Materie mit seiner Umgebung aus. Es ist völlig isoliert.

4. Was ist ein Reaktionssystem?

Ein Reaktionssystem umfasst alle Moleküle, die an einer chemischen Reaktion beteiligt sind, einschließlich der Reaktanten und Produkte.

5. Welche Rolle spielt die Thermodynamik in einem offenen Reaktionssystem?

Die Thermodynamik ist entscheidend für die Bestimmung der Energiedynamik und -flüsse innerhalb eines offenen Reaktionssystems.

6. Welche Rolle spielt die Thermodynamik in einem geschlossenen Reaktionssystem?

In einem geschlossenen Reaktionssystem wird die Thermodynamik verwendet, um die Energiewechsel zu analysieren, die stattfinden können, ohne dass Materie das System verlässt oder in es eintritt.

7. Welche Rolle spielt die Thermodynamik in einem abgeschlossenen Reaktionssystem?

Da ein abgeschlossenes Reaktionssystem weder Energie noch Materie austauscht, konzentriert sich die Thermodynamik auf die internen Energiewechselprozesse und den Zustand des Systems im Gleichgewicht.

8. Was ist der Unterschied zwischen geschlossenen und abgeschlossenen Systemen in thermodynamischen Betrachtungen?

Die Hauptunterschiede zwischen geschlossenen und abgeschlossenen Systemen hierbei sind, dass in geschlossene Systeme Energie hinein oder daraus hinausfließen kann, während in abgeschlossenens Systemen keine Energieflüsse stattfinden.

9. Was ist das Gesetz der Energieerhaltung in Bezug auf thermodynamische Systeme?

Das Gesetz der Energieerhaltung besagt, dass Energie in einem isolierten System weder kreiert noch zerstört werden kann, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt wird.

10. Wie kann Thermodynamik helfen, eine chemische Reaktion zu verstehen?

Die Thermodynamik hilft, chemische Reaktionen zu verstehen, indem sie die Energieänderungen und -flüsse innerhalb eines Reaktionssystems analysiert und so Vorhersagen über das Verhalten des Systems ermöglicht.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 27. Juli 2023