Physikalische Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 31.01.2018, 20:35   #1   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
Wärme in Arbeit umwandeln

Hallo,
ich hänge grad fest.
Bei einer isothermen rev. Expansion ist delta T=0 und damit delta U=0. Folglich ist delta W = delta Q. Wärme wird vollständig in Arbeit umgewandelt.
Andererseits ist S(endzustand) - S(ausgangszustand)>0 oder gleich Null.
Wenn Q im Endzustand =0 ist (vollständig in Arbeit umgewandelt) dann ist S=Q/T im Endzustand =0, das Q=0. Dann ist S(end)=0 und S(end)-S(anfang)<0.
Das verletzt den 2 HS - Wärme kann nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden, umgekehrt schon.
Wo hab ich den Faden verloren?

Gruß
Lothar
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 31.01.2018, 22:47   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.633
Hi Lothar,

Du hast den Faden nicht verloren sondern ihn nicht angebunden.

Es gibt keine isotherme Expansion. Wenn Wärme fließen soll um in Arbeit umgewandelt zu werden, braucht sie ein Temperaturgefälle. Ohne delta T kein delta Q -> kein delta W. Sieh Dir mal den Carnot an.

Für Gedankenexperimente gilt delta S > 0 - das Chaos nimmt zu, während Glucose oxidiert wird: delta H < 0 und in der Sonne Kerne verschmelzen: delta S < 0 - das Chaos nimmt ab und bildet u.a. neue Glucose für neue Gedankenexperimente.

Freundliche Grüße
cg

Geändert von cg (31.01.2018 um 23:01 Uhr)
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.02.2018, 09:02   #3   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Wärme in Arbeit umwandeln

Hallo cg,
vom Carnot komme ich ja gerade. Da gibt es 2 Isothermen - eine Expansion und eine Kompression. Theoretisch soll sich ja die Expansion reversivel abspielen. Also infinitesimale Mengen Wärme sollen übergehen und die Temperatur von Wärmereservoir und Gas sollen damit isotherm sein.

Liege ich da falsch?

Gruß
Lothar
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.02.2018, 10:32   #4   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.633
AW: Wärme in Arbeit umwandeln

Hi Lothar,

damit liegst Du völlig richtig, nur der Schluss daraus ist falsch. Wenn eine infinitesimal kleine Menge Wärme übergeht, leistet das Gas eine infinitesimal kleine Menge Arbeit. Nun bildest Du die Limes: Delta Q = 0, Delta W = 0.
Bei Carnot findest Du doch den theoretisch maximalen Wirkungsgrad einer Wärme-Kraft-Maschine. Der ist nur bei unendlicher Temperaturdifferenz 1 .
Vielleicht hilft Dir seine Ableitung weiter.
Das ist so eine Sache mit den Gedankenexperimenten...

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 01.02.2018, 15:10   #5   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.034
AW: Wärme in Arbeit umwandeln

Dass es Prozesse gibt, bei denen Wärme vollständig in Arbeit umgewandelt wird, widerspricht nicht dem dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik, so etwa bei der isothermen Expansion. Schon Planck hatte darauf hingewiesen, dass man bei der Formulierung des 2. Hauptsatz vorsichtig vorgehen muss.

So lautet eine mögliche Formulierung nicht etwa nur: "Es ist nicht möglich Wärme vollständig in Arbeit umzuwandeln", sondern: "Es ist nicht möglich mit einer periodisch arbeitenden Maschine Wärme vollständig in Arbeit umzuwandeln".

So ist natürlich, wenn auch nur im theoretischem Grenzfall, eine reversible isotherme Expansion möglich (die Bezeichnung "reversibel" sagt ja schon aus, dass sich die Entropie nicht ändert). Das Gas wurde eben noch nicht in den Anfangszustand zurückgebracht.

Desweiteren bezieht sich die negative Entropieänderung nur auf das Wärmereservoir. Die Entropie des Gases erhöht sich nämlich um den gleichen Betrag, sodass in die Entropieänderung des Gesamtsystems null ist.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.02.2018, 19:12   #6   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Wärme in Arbeit umwandeln

Hallo Zusammen,
verstanden

Danke für die gemeinsame Mühe

Lothar
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.02.2018, 19:58   #7   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Wärme in Arbeit umwandeln

So,nun komme ich noch mal auf meine ursprüngliche Frage.
Die Sache, dass man Wärme vollständig in Arbeit bei isothermer Expansion umwandeln kann, ist mit Ja beantwortet.
Dann bezieht sich der 2 HS in der Form unten NICHT aud eine isotherme Expansion, sondern nur auf eine zykliche Maschíne. Richtig?

2 HS:
S(endzustand) - S(ausgangszustand)>0 oder gleich Null.
Wenn Q im Endzustand =0 ist (vollständig in Arbeit umgewandelt) dann ist S=Q/T im Endzustand =0, das Q=0. Dann ist S(end)=0 und S(end)-S(anfang)<0.
Das verletzt den 2 HS - Wärme kann nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden, umgekehrt schon. Gruß
Lothar
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.02.2018, 17:53   #8   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.034
AW: Wärme in Arbeit umwandeln

Man kann nicht die Wärme für einen einzigen Zustand ausrechnen, da die Wärme eine Prozessgröße ist. Aussagen wie "Die Wärme im Endzustand ..." ergeben keinen Sinn.

Bezogen auf die reversible isotherme Expansion ist die Wärme, die vom Reservoir auf das Gas übertragen wird genauso groß wie die verrichtete Volumenarbeit, aber nicht null.
__________________
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arbeit, erster hauptsatz, thermodynamik, wärme

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