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 25.02.2019, 12:49   #1   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Hallo,
ich habe ein abgeschlossenes System=isoliertes System, in dem ein Salz sich in Wasser löst. Dabei wird Hydratationsenergie frei. Die Temperatur des Wassers steigt. Die Innere Energie U ist eine Funktion der Temperatur und in einem isolierten System ist U konstant(da über Systemgrenze keine Q und/oder W ausgetausch wird ... das ist aber der 1 HS für geschlossene Systems..).
Dann müsste die Entropie entsprechend sinken, damit U konstant bleibt? In einem Abgeschlossenen Systemm kann sie das aber nicht, kann konstant bleiben oder steigen (wenn prozess spontan abläuft).

Wie ist das??

Gruß
Lothar
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Alt 26.02.2019, 16:12   #2   Druckbare Version zeigen
BennyW  
Mitglied
Beiträge: 29
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Hallo,


aber beim Lösen von Salz in Wasser sinkt die Temperatur doch? Energie muss aufgebracht werden und wird nicht frei.
BennyW ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.02.2019, 10:19   #3   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.032
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Zitat:
Zitat von LotharSchuh Beitrag anzeigen
Dann müsste die Entropie entsprechend sinken, damit U konstant bleibt? In einem Abgeschlossenen Systemm kann sie das aber nicht, kann konstant bleiben oder steigen (wenn prozess spontan abläuft).
Gehe ich richtig in der Annahme, dass ein Absinken der Entropie durch folgende Gleichung geschlussfolgert wird: {\Delta U = T \Delta S}, d.h. wenn der Faktor Temperatur größer wird muss entsprechend der andere Faktor kleiner werden um eine konstante innere Energie zu erhalten?


Zitat:
Zitat von BennyW Beitrag anzeigen
aber beim Lösen von Salz in Wasser sinkt die Temperatur doch? Energie muss aufgebracht werden und wird nicht frei.
Es gibt aber auch Salze, deren Auflösung eine exotherme Reaktion ist. Generell spielt es keine Rolle, ob eine exo- oder endotherme Reaktion vorliegt. Die Entropie muss bei einem freiwilligen Vorgang immer zunehmen.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
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Alt 27.02.2019, 10:39   #4   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.546
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Beachten Sie, dass im Mehrkomponentensystem (Mehrphasensystem) eher
{dU=TdS-pdV+\sum{\mu_kdn_k}}
gilt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Fundamentalgleichung
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Alt 27.02.2019, 11:10   #5   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.032
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Darauf will ich noch hinaus. Ich wollte zunächst einmal wissen, was den TE zu dieser Vermutung verleitet hat.
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Alt 27.02.2019, 13:27   #6   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.546
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Ziehe mich umgehend zurück
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Alt 27.02.2019, 14:13   #7   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Hallo,
also - es geht mir um ein isoliertes System. Der 1 HS für isolierte Systeme deltaU = 0, da weder Q noch W noch Masse ausgetauscht werden.

Alles, was an Entropie ins Spiel kommt ist "Entropie-Produktion" und irreversibel.

Wie bleibt U konstant, wenn ich z.B. NaOH einem isolierten System in Wasser löse und dabei Entropie erzeugt wird (im geschlossenen System nennt man das eine exotherme Reaktion).

Schöne Grüsse
Lothar
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.02.2019, 17:42   #8   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.032
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Zitat:
Zitat von LotharSchuh Beitrag anzeigen
Wie bleibt U konstant, wenn ich z.B. NaOH einem isolierten System in Wasser löse und dabei Entropie erzeugt wird (im geschlossenen System nennt man das eine exotherme Reaktion).
Die erzeugte Entropie resultiert immer aus einem bestehenden Potentialunterschied einer entsprechenden Energieform. So wie bei einem schwingendem Pendel durch einen Höhenunterschied potentielle Energie letztlich nach und nach in Entropie umgewandelt wird, so passiert dies auch beim Auflösen von NaOH in Wasser durch einen Unterschied im chemischen Potential.

Im System Pendel plus Umgebung (z.B. ein isolierter Laborraum) bleibt dann natürlich gemäß dem 1. HS die Energie konstant. Die Energie im Pendel wird in Entropie umgewandelt, was schließlich das Pendel und die Umgebung erwärmt. Hat sich eine gleichmäßige Temperatur eingestellt und ist das Pendel zur Ruhe gekommen, so wurde die gesamte Pendelenergie, die man hätte nutzen können, gewissermaßen vergeudet. Eine Rückkehr in den Ausgangszustand ist ohne Eingriff von außen nicht mehr möglich.

Ganz analog verhält es sich im NaOH-Beispiel. Chemische Energie, die beim Übergang von festem NaOH in die dissozierte Form anderweitig genutzt werden könnte, wird zur Entropieproduktion verbraten. Auch hier bleibt die Energie des Systems NaOH + Wasser - sofern isoliert - konstant.
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Alt 27.02.2019, 19:55   #9   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Hallo,
danke für dien Antwort. Es wird irreversivel Entropie erzeugt. Klar. Was heisst das für delta U = 0 im isolierten System?

Lothar
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.02.2019, 12:25   #10   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.032
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Zitat:
Zitat von LotharSchuh Beitrag anzeigen
Was heisst das für delta U = 0 im isolierten System?
Ich verstehe die Frage nicht. "Delta U = 0 bleibt Delta U = 0". Im isoliertem System ist die innere Energie konstant, ganz egal ob ein Prozess reversibel oder irreversibel abläuft.
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Alt 28.02.2019, 13:33   #11   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Da U eine Funktion der Temperatur ist und Wärme bei dem Prozess entsteht, frage ich mich, wie dann U konstant bleibt.
Die Energie war ja auch schon vorher drin (Gitterenergie, Bindungsenergie etc) und durch das Lösen (NaOH + Wasser)wird deren "Form" geändert.
Müsste so passen:
Dann muss ich eine Innere Energie betrachten, die nicht eine übertragene Wärme und/oder geleistete Arbeit (sozusagen die U des 2.H) sondern andere Terme umfasst wie Gitterenergie, Hydratationsenergie etc.
DANN STIMMR ABER das nicht, dass delta U sich immer ändert, wenn T sich ändert - oder?
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.02.2019, 14:53   #12   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.032
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

Zitat:
Zitat von LotharSchuh Beitrag anzeigen
Da U eine Funktion der Temperatur ist und Wärme bei dem Prozess entsteht, frage ich mich, wie dann U konstant bleibt.
Sie ist aber auch von anderen Größen abhängig, nicht nur von der Temperatur.

Zitat:
Zitat von LotharSchuh Beitrag anzeigen
Dann muss ich eine Innere Energie betrachten, die nicht eine übertragene Wärme und/oder geleistete Arbeit
Die angesprochenen "anderen Terme" sind in der Arbeit mit enthalten. Alle Energieformen, die nicht über den Energieträger Entropie ausgetauscht werden, werden als Arbeit zusammengefasst (nicht nur Volumenarbeit). Hier kommt entscheiden die Änderung der Stoffmengen hinzu (ausgedrückt über die Reaktionslaufzahl {\xi}).

Man kann in etwa wie folgt bilanzieren:
{dU = c_V dT + \Delta _R U d \xi = 0 }
{\Rightarrow c_V dT = - \Delta _R U d\xi }

Anfangszustand: NaOH (fest) + Wasser ---> Endzustand: NaOH (gelöst) + Wasser
Die beim Auflösungsvorgang freigesetzte chemische Energie trägt zur Erwärmung des Wassers bei.

Somit muss sich - wie du richtig gesagt hast - die innere Energie auch nicht ändern, wenn sich die Temperatur ändert. Es hängt von der Prozessrealisierung ab. Würde ich einfach nur durch ein Heizbad die Temperatur des Systems ändern, dann würde U in der Tat steigen, da ja Entropie und damit Energie in Form von Wärme übertragen wird.
__________________
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DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 28.02.2019, 19:12   #13   Druckbare Version zeigen
LotharSchuh  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Temperaturänderung in isoliertem /abgeschlossenen System?

OK, danke für die Mühe...
LotharSchuh ist offline   Mit Zitat antworten
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abgeschlossenes system, chemische reaktion, innere energie

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