Allgemeine Chemie
Buchtipp
Chemie der Gefühle
M. Rauland
17.40 €

Buchcover

Anzeige
Stichwortwolke
forum

Zurück   ChemieOnline Forum > Naturwissenschaften > Chemie > Allgemeine Chemie

Hinweise

Allgemeine Chemie Fragen zur Chemie, die ihr nicht in eines der Fachforen einordnen könnt, gehören hierher.

Anzeige

Antwort
 
Themen-Optionen Ansicht
Alt 03.12.2018, 03:17   #1   Druckbare Version zeigen
ReyJhonson  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
Thermodynamisches gleichgewicht

Hi,
Ich habe probleme das thermodynamische gleichgewiscjt zu Verstehen...undzwar ist es ja so das bei diversen Rand Bedingungen bestimmte Potentiale ihr Minimum erreichen. Ich weiß aber nicht Wie Ich mir das vorstellen soll. Speziel macht machen mir die freie Energien und freie enthalpie Probleme beim Verständnis. Also das die Energie sich verringern will und die Entropie zu nehmen will.

Das die Entropie eines Systems zu nimmt kann man sich noch vorstellen...aber wie kann denn die Energie als Erhaltungsgröse abnehmen

Wäre nett wenn jemand dieses Wechselspiel von Entropie und Energie an Hand richtiger Phänomene erklären könnte
ReyJhonson ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.12.2018, 14:09   #2   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.014
AW: Thermodynamisches gleichgewicht

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Speziel macht machen mir die freie Energien und freie enthalpie Probleme beim Verständnis.
Kurz gesagt:
Unter isothermen/isochoren Bedingungen stellt die freie Energie die maximale Nutzarbeit dar. Dabei wird berücksichtigt, dass zusätzlich Entropiearbeit zum Konstanthalten der Temperatur mit einem Entropiereservoir ausgetauscht wird (dF = dU + TdS).

Unter isothermen/isobaren Bedingungen stellt die freie Enthalpie die Nutzarbeit dar. Hierbei kann neben der Entropiearbeit auch Volumenarbeit ausgetauscht werden, damit der Druck konstant bleibt (dG = dU + TdS - pdV).

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Das die Entropie eines Systems zu nimmt kann man sich noch vorstellen...aber wie kann denn die Energie als Erhaltungsgröse abnehmen
Wenn die Energie im System abnimmt, dann muss sie in der Umgebung zugenommen haben. Es wird also Energie zwischen System und Umgebung lediglich transferiert. Die Gesamtenergie (System + Umgebung) bleibt so erhalten.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Wäre nett wenn jemand dieses Wechselspiel von Entropie und Energie an Hand richtiger Phänomene erklären könnte
Die Richtung eines Prozesses gibt die Entropie an. Sie ist die alles entscheidende Größe. Alle Prozesse können nur ablaufen, wenn die Entropie zunimmt, was gleichzusetzen ist mit Entropieproduktion.
Das Systeme nach minimaler Energie streben ist dabei nicht wichtig und auf dem ersten Blick auch irreführend. Schließlich muss ja bei Energieabgabe letztlich ein anderes System bereit sein, die freiwerdende Energie aufzunehmen.

Das Wechselspiel zwischen Entropie und Energie (Enthalpie, freie Energie, freie Enthalpie) besteht nun grob gesagt darin, dass die in einem System enthaltene transformierbare Energie in einem realen Prozess zur Entropieproduktion teilweise vebraucht wird. So kann man die freie Enthalpie der Knallgasreaktion über eine Brennstoffzelle nutzen, um damit ein Auto anzutreiben. Ein Teil wird aber durch Reibung etc. in Entropie umgewandelt. Und diese Entropieproduktion ist genau das, was man als Triebkraft der Reaktion ansehen kann.

Das nur in aller Kürze. Das Thema ist recht komplex und umfasst eigentlich eine ganze Vorlesungsreihe Thermodynamik. Konkretes gern auf Nachfrage.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Anzeige
Alt 03.12.2018, 21:29   #3   Druckbare Version zeigen
ReyJhonson  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: Thermodynamisches gleichgewicht

So wie ich dich jetzt verstanden habe gibt es kein direktes Bestreben die Energie zu minimieren sondern das Bestreben nach Unordnung also Entropie Produktion sorgt implizit dafür das enrgie als potential verringert wird.

Die Erklärung meines Profs sieht bisschen anders aus...kann natürlich auch sein das ich es falsch verstanden habe.
Mein Prof hat uns dieses Wechselspiel mit den molekularen Wechselwirkungen erklärt.
Und zwar so dass die Energie verringert werden will und die Entropie erhöht werden will.
Dabei gibt es einen bestimmten Abstand zwischen Teilchen bei der die Energie dieser Bindung minimal ist. Und gerade diesen gilt es einzunehmen. Die Entropie erklärte er als das Maximum der erreichbaren Zustände demnach will die Entropie die Anzahl an der Zustände erhöhen weswegen es die Teilchen aus dieser Lage des Energetischen Minimum zieht.

Bei einem anderen bei anderen beiSpiel erklärt er es mit ethan Moleküle welche 2 verschiedene Ausrichtungen haben (gestaffelt und elliptisch). Bei gestaffelter Ausrichtung ist die innere Energie um 12 kj/mol geringer als bei elliptischen Ausrichtung....deshalb "will die energie" den gestaffelten Zustand einnehmen aber Entropie will die Anzahl möglicher Zustände maximieren also wird der gestaffelte Zustand teilweise verlassen...

Also wenn ich mir deine Erklärung des Gleichgewichts und die meines Profs vergleiche dann stimmt ihr nur mit der Entropie überein....Aber wenn es um die Energie gehen sagst du die gleich bleibt und nur der Entropie Zuwachs für eine Erniedrigung der freien energie sorgt und mein Prof das es neben der Zunahme der Entropie auch die Erniedrigung der Energie die freie eneegie minimiert...

Wäre nett wenn du mal diese 2 Phänomene mit deinem ansatzt erklären könntest und Stellung zu den nehmen könntest was ich hier geschrieben habe
ReyJhonson ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.12.2018, 15:26   #4   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.014
AW: Thermodynamisches gleichgewicht

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
So wie ich dich jetzt verstanden habe gibt es kein direktes Bestreben die Energie zu minimieren sondern das Bestreben nach Unordnung also Entropie Produktion sorgt implizit dafür das enrgie als potential verringert wird.
Im Prinzip ja. Ich würde es vielleicht etwas umformulieren: Thermodynamische Gleichgewichte sind dadurch charakterisiert, dass alle Potentiale (Temperatur, Druck, chemisches Potential, etc.) gleich sind. Nichtgleichgewichte zeichnen sich dementsprechend durch einen Potentialunterschied aus, dessen Abbau wieder zu einem Gleichgewicht führt. Idealerweise wird dabei Energie auf ein anderes System transferiert und bleibt so als Nutzarbeit erhalten. Ein Teil wird aber immer für Entropieproduktion vergeudet, was im Prinzip die Triebkraft darstellt. Den Ausdruck "Bestreben nach Unordnung" braucht man mMn nicht bzw. sollte erst innerhalb der statistischen Betrachtung erläutert werden.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Dabei gibt es einen bestimmten Abstand zwischen Teilchen bei der die Energie dieser Bindung minimal ist. Und gerade diesen gilt es einzunehmen. Die Entropie erklärte er als das Maximum der erreichbaren Zustände demnach will die Entropie die Anzahl an der Zustände erhöhen weswegen es die Teilchen aus dieser Lage des Energetischen Minimum zieht.
Dies ist die statistische Betrachtung. Darf ich fragen um welche Vorlesung es sich handelt: phänomenologische oder statistische Thermodynamik? Für erstere ist man nicht wirklich auf chemische Bindung etc. angewiesen. Es reicht zunächsteinmal zu wissen, dass Stoffe reagieren können (Gründe kann man natürlich ansprechen) und dass dies in aller Regel über das chemische Potential quantitativ erfasst wird.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Bei einem anderen bei anderen beiSpiel erklärt er es mit ethan Moleküle welche 2 verschiedene Ausrichtungen haben (gestaffelt und elliptisch). Bei gestaffelter Ausrichtung ist die innere Energie um 12 kj/mol geringer als bei elliptischen Ausrichtung....deshalb "will die energie" den gestaffelten Zustand einnehmen aber Entropie will die Anzahl möglicher Zustände maximieren also wird der gestaffelte Zustand teilweise verlassen...
Es gibt mMn anschaulichere Reaktionen als die Konformationsänderung von Ethan. Außerdem finde ich Ausdrücke wie "will die Energie" und "Entropie will" nicht gut. Hat man einmal das chemische Potential eingeführt, lässt sich das Rotamer-Gleichgewicht genauso einfach verstehen wie z.B. ein Ester-Gleichgewicht.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Also wenn ich mir deine Erklärung des Gleichgewichts und die meines Profs vergleiche dann stimmt ihr nur mit der Entropie überein....Aber wenn es um die Energie gehen sagst du die gleich bleibt und nur der Entropie Zuwachs für eine Erniedrigung der freien energie sorgt und mein Prof das es neben der Zunahme der Entropie auch die Erniedrigung der Energie die freie eneegie minimiert...
Ich sage, im System vereinigt mit Umgebung muss die Energie konstant bleiben. Es ist schon richtig, dass die Abgabe von Energie ein System wieder ins Gleichgewicht bringen kann, nur muss aber ein anderes System bereit sein, die abgegebene Energie aufzunehmen. Die "Erniedrigung der Energie minimiert auch nicht die freie Energie". Unter isothermen/isochoren Bedingungen stellt die freie Energie die maximale Nutzarbeit dar, die im ungünstigsten Falle komplett in Entropie umgewandelt wird.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
Wäre nett wenn du mal diese 2 Phänomene mit deinem ansatzt erklären könntest und Stellung zu den nehmen könntest was ich hier geschrieben habe
Ich gebe ein physikalisches und ein chemisches:
1) Ein schwingendes Pendel. Gleichgewichtszustand wäre hier die Ruhelage. Ich kann nun durch Energiezufuhr das Pendel auslenken und in einen Nichtgleichgewichtszustand bringen (durch den Höhenunterschied eine Potentialdifferenz aufbauen). Im idealen, reibungslosen Fall würde das Pendel nicht mehr in den Gleichgewichtszustand gelangen können und endlich weiter schwingen. Nur durch Energieabgabe z.B. in Form von mechanischer Kopplung an ein zweites Pendel ist dies möglich (das wäre dann ein nahezu reversibler Prozess). Ein anderer Weg ist die Abgabe durch Entropieproduktion an die Umgebung (irreversibel). Nach dem ersten HS könnte genauso gut die Umgebung Energie in Form von Wärme wieder auf das Pendel transferieren und zum Schwingen anregen, was aber eine Entropieernierdigung zur Folge hätte.

2) Die Knallgasreaktion. Auch hier kann durch Energietransfer über eine elektrochemische Zelle das Reaktionssystem nahezu reversibel in ein Gleichgewicht übergehen oder irreversibel durch bloßes Zünden.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.12.2018, 18:55   #5   Druckbare Version zeigen
ReyJhonson  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: Thermodynamisches gleichgewicht

also die vorlesung heist "thermodynamik der gemische" eines maschienenbau studiums...ich weis jetzt aber nicht unter welche kategorie das fällt. jedoch ist mir aufgefallen das eher die statistische interpretation der entropie benutzt wird um dinge zu erklären. und nicht entropie als maß dafür in wie fern energie verbraucht/entwertet wurde.


es gibt dann aber trotzdem eine sache die ich bei den beiden beispielen die ich genannt hatte nicht ganz verstehe...
unser proff hatte da mit folgendem schaubild gearbeitet.


1. die entropie produktion sorgt ja dafür das die nutzbare energie abnimmt. also würde ich mich ja auf der roten gerade in richtung r0 bewegen. wass mich jetzt aber verwirt ist das man ja am tiefstenpnunkt die energie reichste bindung hat. sprich der aufwand den man betreiben muss um diese beiden teilech von einander zu trennen ist höher als bei jedem anderen abstand.

also noch mal kurz..obwohl die entropie produktion die energie vermindert habe ich trotzdem eine energie reichere bindung.....? wo liegt mein fehler??
das gilt wohlgemerkt auch bei der erklärung mienes profs...obwohl die energie ihr minimum anstrebt erhalte ich daraus letzten endes eine bindung die viel energie reicher ist...


und vielen dank für die erklerugen auch wenn es mir immer noch nicht ganz klar ist bin ich bisschen weiter gekommen
ReyJhonson ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 05.12.2018, 14:14   #6   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.014
AW: Thermodynamisches gleichgewicht

Thermodynamik der Gemische für Maschinenbauer zähle ich klar zur phänomenologischen Thermodynamik. Meiner Meinung nach sollte sie zunächst ohne statistische Ansätze gelehrt werden (Ausblicke kann man natürlich immer einbauen).

Das angesprochene Beispiel bezüglich des Energiediagramms: Ich weiß nicht genau, was euch euer Prof auf diese Weise erklären will. Meiner Meinung nach vergleicht er hier Äpfel mit Birnen. Das Diagramm zeigt die Bindungsenergie für ein zweiatomiges Molekül. Anhand dieser Kurve Entropie zu diskutieren halte ich nicht nur didaktisch für extrem ungünstig.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
1. die entropie produktion sorgt ja dafür das die nutzbare energie abnimmt. also würde ich mich ja auf der roten gerade in richtung r0 bewegen. wass mich jetzt aber verwirt ist das man ja am tiefstenpnunkt die energie reichste bindung hat. sprich der aufwand den man betreiben muss um diese beiden teilech von einander zu trennen ist höher als bei jedem anderen abstand.
Tut mir leid, das ist mir einfach alles viel zu schwammig bzw. nicht nachvollziehbar und entspricht auch nicht meinem Konzept wie ich Entropie einführen würde. Man kann nicht einfach Bindungsenergie auf der einen Seite mit Begriffen wie Nutzarbeit, Entropie usw. auf der anderen Seite verheiraten. Das eine ist die molekulare Sichtweise, das andere die übliche makroskopische Sichtweise der Thermodynamik.

Zitat:
Zitat von ReyJhonson Beitrag anzeigen
also noch mal kurz..obwohl die entropie produktion die energie vermindert habe ich trotzdem eine energie reichere bindung.....? wo liegt mein fehler?? das gilt wohlgemerkt auch bei der erklärung mienes profs...obwohl die energie ihr minimum anstrebt erhalte ich daraus letzten endes eine bindung die viel energie reicher ist...
Die Aussagen sind nicht verständlich. Auf dem Niveau kann man keine ordentliche Diskussion über Entropie führen. Bitte nicht falsch verstehen, das ist kein Vorwurf gegen dich. Nur ich selbst kann mit dem Konzept eures Profs nichts anfangen und würde komplett anders vorgehen. Gibt es vielleicht ein Skript zu der Vorlesung, dann könnte man sich das mal anschauen.

PS: Ziel der Vorlesung sollte es ja irgendwann einmal sein, Gemische thermodynamisch zu verstehen, Phasendiagramme zu intepretieren/berechnen, Siedediagramme, Dampdruckdiagramme usw. zu begreifen. Ich weiß nicht wie euch dann diese Betrachtung weiterhelfen soll.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Anzeige


Antwort

Stichworte
entropie, gleichgewicht, thermodynamik

Themen-Optionen
Ansicht

Gehe zu

Ähnliche Themen
Thema Autor Forum Antworten Letzter Beitrag
Thermodynamisches Gleichgewicht Potentiale Mladjo Physikalische Chemie 1 11.09.2016 23:11
Chemisches, thermisches und thermodynamisches Gleichgewicht Alice_in_wonderland Physikalische Chemie 1 21.06.2013 12:50
thermodynamisches gleichgewicht kohlevergasung mary_88 Verfahrenstechnik und Technische Chemie 3 21.05.2011 19:09
thermodynamisches Gleichgewicht ultraslan47 Allgemeine Chemie 3 20.02.2009 13:34
thermodynamisches vs. chemisches Gleichgewicht Viola Allgemeine Chemie 3 07.06.2007 21:26


Alle Zeitangaben in WEZ +2. Es ist jetzt 23:18 Uhr.



Anzeige