Allgemeine Chemie
Buchtipp
Facetten einer Wissenschaft
A. Müller, H.-J. Quadbeck-Seeger, E. Diemann (Hrsg.)
32.90 €

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 17.11.2005, 20:10   #1   Druckbare Version zeigen
rundell32 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 42
Entropie

Hallo Liebe Community!
Ich würde mich sehr freuen wenn ihr mir helfen könntet die Herleitung der Entropie besser zu verstehen!
Ich bedanke mich schon einmal im voraus für alle Artikel die mir die Herleitung von: S=k*ln W verdeutlichen.
Im Unttericht haben wir die Entropie als Maß für die räumliche Unordnung eines Systems hergeleitet und gesagt, dass nach Termodynamikhauptsatz 2 . Die Entropie des Universums einem MAximum zustrebt. Nun lese ich in einen Artikel, nach dem jedoch eigentlich mit der Entopie bloß die verschieden Realisierungsmöglichkeiten eines Systems und der Energiezustände von Rotations, Translations, Schwingungs, Elektronen und KErnenergie gemeint ist.
Für letztere Energien konnte ich im Internet leider keine Deffinitionen finden und habe bloß etwaige Vorstellung was gemeint ist. Würd mich freuen wenn ihr mir helfen könnt.
Ferner haben wir auch die Gibs Helmholtz gleichung hergeleitet und somit Enthropie und Enthalpie verknüpft, aber was mir gar nicht einleuchtet ist der schritt:
delta S(Umgebung)=-delta H(System)/T
Das beinhaltet doch als Annahme, dass eine Exotherme Reaktion immer die Enthropie der Umgebung erhöht, was doch nicht der Fall ist, oder?
Gruß rundell32
rundell32 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 17.11.2005, 22:50   #2   Druckbare Version zeigen
rundell32 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 42
Re: Entropie

Hallo!
Ersteinmal herzlichen Dank für deine Antwort, die mir schon etwas weitergeholfen hat. ich denke soweit ist alles klar und die vond dir geschilderte umformung lässt sich ja einfach durch das Distributivegesetz begründen. Dennoch ist mir nicht ganz klar, wie man überhaupt af die Herleitung der ENtropie mit ln W un der boltzmann konstanten k kommt.
Wiurd dies empirisch bestimmt? Lässt sich die Entropie überhaupt empirisvch bestimmen?
Wie kann man die ENtropieberechnung auf die verschiedenen Enrgiequanten der jeweiligen rot. transl. schw. Energien beziehen? Steigt die Entrophie mit dem Ansteigen dieser Energien? Diese sind doch auch abhänig von T, was doch eiegntlich bloß eine Umverteilung der besetzen Energiezustände verursacht, in wie fern ist dies eine änderung der entropie, warum bedeutet das mehr realisierungsmöglichkeiten?gibt es ein rechenbeispiel?

Ferner ist mir noch nicht klar warum

dS= Qrev/T bzw. dS=-dH/T

Zwar kann eine exotherme Reaktion die Entropie der Umgebung erhöhe muss es aber doch nicht zwangsläufig,oder? was diese Gleichung vorraussetzt.
Danke und gruss rundell32
rundell32 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2005, 13:29   #3   Druckbare Version zeigen
kubischraumzentriert Männlich
Mitglied
Beiträge: 95
AW: Entropie

Hallo,

hier meine Herleitung aus der isobaren Grundgleichung durch Verwendung des Gasgesetzes.
Ich habe die Herleitung als jpg-Bilder angefügt. Ich brauchte fast länger die Dinger auf Grösse zu scheiden und hochzuladen - was nicht bedeutet, dass ich besonders schnell mit der Herleitung gewesen wäre.

MfG
kubischraumzentriert
Angehängte Grafiken
Dateityp: jpg Mathcad - EntropieHerleitungSeite01.jpg (33,0 KB, 35x aufgerufen)
Dateityp: jpg Mathcad - EntropieHerleitungSeite02.jpg (27,5 KB, 24x aufgerufen)
Dateityp: jpg Mathcad - EntropieHerleitungSeite03.jpg (25,6 KB, 22x aufgerufen)
kubischraumzentriert ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.12.2005, 20:37   #4   Druckbare Version zeigen
rundell32 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 42
AW: Entropie

Hallo liebe Community!
Dieser Threat ist leider schon etwas älter aber leider habe ich erst jetzt wieder die Zeit gefunden mir über das Thema noch mal gedanken zu machen. Erstmal noch einmal vielen Dank für die bisher gegebenen Antworten. Meistens ist die richtige Frage schon so viel wert wie die Antwort oder die beste Antwort ohne die richtige Frage nichts wert. Mir ist in letzter Zeit aufgefallen, dass mir für viele Fragen einfach noch das physikalische Grundwissen fehlt. Deswegen würd ich mich freuen wenn ihr mir helft das Thema Entropie allgemein noch einmal von vorne sowie die dem zu Grunde liegende Physik zu verstehen.
-->Mein Entropieverständnis bisher und Fragen:
a)Zum einem fehlt mir das Grunlageverständis der Temperatur denke ich.
Soweit ich weiß ist die Temperatur ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen(richtig?) so kommt man zu der Gleichung E= n*R*T
wobei R dann einfach bloß ein Proportionalitätsfaktor ist und E Wärme wenn ich mich nicht täusche
b) dE = dS * T bei konstanter Temperatur
dE = S * dT bei konstanter Entropie
Damit ist die Entropie der Energieträger mit dem Beladungsmaß Temperatur, allerding ist die Entropie ja auch Temperaturabhängig.
NAch 2 Thermodynamikhauptsatz gilt immer dS > 0
Geht man nun von idealen Bedingungen aus so kann man jeweils einen der Variablen konstant halten, wird die Energieänderung also idealisiert bloß durch eine Temperaturerhöhung bemerkbar, so müsste die Energieänderung als Wärme freigeworden sein werden bei konsanten n laut: E= n*R*T(im folgenden werden bloß dS*T Energie[Wie nennt man diese Art Energie?] und Wärme betrachtet)[natürlich ist dies eigentlich ja so nicht möglich weil durch die Temperaturerhöhung die Entropie wieder erhöht würde]
Betrachtet man die Temperatur als konstant gegeben, so würde sich die Entropie erhöhen:
c) Die Entropie kann sich bloß erhöhen indem sich die Realisierungsmöglichkeiten des Systems erhöhen und damit die Termodynamische Wahrscheinlichkeit: Bei bisherigen Beispielen würde das Konzept hier immer anhand von Teilchenverteilung auf leere Räume beschrieben[Den Rechenschritt von Mathcad Folie 1: 7 Räume V und 10 Teilchen (Z) um die die thermodynamische Wahrscheinlichkeit zu ermitteln
W(V,Z)= combination(V-1+Z,Z) habe ich leider nicht verständen{es fehlt wohl am statistischen grunverständnis kann mir da jemand weiterhelfen}]
allerdings wäre es hilfreicher wenn mir jemand erklären kann wie man dies auf die Quanten eines Atoms übertragen kann
d)Die kinetische Energie eines Atoms ist auf die verschiedenen Bewegungsarten eines Atoms verteilt(Wie verläuft dies Verteilung?) Schwingunsg,Rotations, Translationsenergie(Da waren doch noch andere, wie steht es mit denen?), diese sind alle quantisiert. Wie kann man nun das konzept der REalisierungsmöglichkeiten auf diese übertragen?
e)und zu guter letzt wie lässt sich dann entropie nur übertragen und nicht erzeugen?

Berichtigt mich bitte und mein gefärhliches Halbwissen !

Danke reundell32

Ps. Die Entropie tritt doch auch bei Energieumwandlungen auf, bei der Wärme überhaupt nicht beteiligt ist, stimmt es aber, dass Entropie bei Energieumwandlungen, die mit Wärme verbunden sind aufgrund der Temperaturabhänigkeit der Entropie dies häufiger als bei anderen ENergiesorten beteiligt ist?

Pss. Allen noch ein frohes Fest!
rundell32 ist offline   Mit Zitat antworten
Anzeige
Alt 30.12.2005, 14:11   #5   Druckbare Version zeigen
rundell32 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 42
AW: Entropie

Hallo zusammen.
ich weiß nicht aber das ganze wird mir langsam zu hoch.
ich wolte die Entropie verstehen, dazu dachte ich mir müsste ich die physikalische größe temperatur erstmal begreifen, doch jetzt erfahre ich von Herrn Schmidt, dass diese durch die Entropie (Ableitung der Energie nach der Entropie) definiert wird? Meinen Satz mit der mittleren kinetischen BEwegungsenergie pro Teilchen hatte ich ürbeigens aus wikipedia.de...
ich weiß wirklich nicht mehr wie ich an die Sache herangehen soll. Gibtz es denn nicht irgendwo jemand der jemandem wie mir soetwas einfach erklären kann?
Gruß rundell32

Ps. Wieso gibt es denn Wärme als Energie bloß aöls Übergangszustand
Pss. Wie ennt man denn nun die S*T Energie?
rundell32 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 30.12.2005, 21:37   #6   Druckbare Version zeigen
rundell32 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 42
Re: Entropie

Hallo Herr Schmidt!

Quote:
1. Methode as "Halbwissen" vergessen und von Grund auf systematisch lernen.

Schon ihre erste Methode gefällt mir sehr gut. ich merke sehr wohl, dass das mir in der Schule vermittelte Wissen mich nicht sehr weit bringen wird. Der einzige Grund warum ich hier bin und meine Zeit dazu verwende hier Forumbeiträge zu schreiben ist weil ich ein :
Quote:
ein über die gängigen Sprüche hinaus gehendes Verständnis

allgemein in der Physik erlangen will.

Quote:
dass man dies nicht in wenigen dürren Sätzen auf Schulbuchniveau finden kann

ist mir bewusst. Gerade deshalb habe ich gehofft, dass gerade sie, mir vielleicht helfen könnten die Entropie und die damit verbundene Physik.. wenn nötig die Physik von Grundzügen auf an zu erklären oder mir zu mindest zu sagen, wie ich an die Sache herangehen kann.

Für das schulische hat bisher das Halbwissen gereicht und im Chemieunterricht habe ich keine Probleme ne freie Standart Enthalpie zu berechnen oder sonst mit den Gleichungen zu arbeiten, aber ich würds halt gerne verstehen.

Quote:
Qualität hat auch hier ihren Preis. Ich würde dazu raten, lieber ganz auf das "Produkt" zu verzichten, als sich um eine der vielen funktionsunfähigen "Billigvarianten" zu bemühen. Die sind zwar billig, aber nicht preiswert.

Ich hoffe doch, dass hier nicht die Billigvariante angeboten wird -.-

Gruß rundell32
rundell32 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 30.12.2005, 23:54   #7   Druckbare Version zeigen
rundell32 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 42
Re: Entropie

Hallo Herr Schmidt!

Ich weiß nicht, wie ich ihren letzten Beitrag deuten soll.
Der Satz: "Berichtigt mich und mein gefährliches Halbwissen" ist und bleibt so gemeint, wie er dort steht. Ich dachte, dass ist genau dass, was sie versucht haben zu machen. Mir zu helfen indem sie die von mir getroffenen Aussagen(unter vorbehalt, da ich ziemlich sicher war dass diese so nicht ganz korrekt waren) richtig gestellt haben.
Aus ihrem letzten BEitrag werde ich da einfach nicht schlau. Es klingt für mich beinahe so als wären sie etwas enttäuscht(wahrscheinlich über einen meiner vorangeheneden beiträge). Sollte dies der Fall sein war dies garantiert nicht intendiert und ich möchte mich dafür entschuldigen.

Alles Gute Gruß rundell32
rundell32 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.01.2006, 18:10   #8   Druckbare Version zeigen
kubischraumzentriert Männlich
Mitglied
Beiträge: 95
AW: Entropie

Zitat:
Zitat von rundell32
c) Die Entropie kann sich bloß erhöhen indem sich die Realisierungsmöglichkeiten des Systems erhöhen und damit die Termodynamische Wahrscheinlichkeit: Bei bisherigen Beispielen würde das Konzept hier immer anhand von Teilchenverteilung auf leere Räume beschrieben[Den Rechenschritt von Mathcad Folie 1: 7 Räume V und 10 Teilchen (Z) um die die thermodynamische Wahrscheinlichkeit zu ermitteln
W(V,Z)= combination(V-1+Z,Z) habe ich leider nicht verständen{es fehlt wohl am statistischen grunverständnis kann mir da jemand weiterhelfen}]
allerdings wäre es hilfreicher wenn mir jemand erklären kann wie man dies auf die Quanten eines Atoms übertragen kann
d)Die kinetische Energie eines Atoms ist auf die verschiedenen Bewegungsarten eines Atoms verteilt(Wie verläuft dies Verteilung?) Schwingunsg,Rotations, Translationsenergie(Da waren doch noch andere, wie steht es mit denen?), diese sind alle quantisiert. Wie kann man nun das konzept der REalisierungsmöglichkeiten auf diese übertragen?
Hallo zusammen,

ich wünsche allen ein frohes, gesundes und erfolgreiches Jahr 2006.


Auf Folie1 der Mathcadfolien habe ich einen Schreibfehler. In den 2 letzten Gleichungen der Folie1 habe ich das Symbol T für Teilchen verwendet. Hier muss stehen Z für Teilchen. T meint ansonsten die Temperatur.

Die Funktion

Möglichkeiten(V,Z)=Combin(V+Z-1,Z)


spuckt alle Möglichkeiten aus wie sich 10 ununterscheidbare Teilchen Z auf 7 Räume V verteilen können.
Combin(V+Z-1, Z) ist der Binomialkoeffizient, Z aus V+Z-1.

Man erhält dies auch aus einer Analogbetrachtung für ein Urnenproblem. Man stelle sich eine Urne mit 7 nummerierten Kugeln vor welche die Räume R1 bis R7 repräsentieren. Man ziehe 10 mal die Kugeln (mit Zurücklegen ohne Reihenfolge).
Eine Möglichkeit ist das Ergebnis: R1,R2,R1,R2,R4,R7,R6,R6,R1,R2 - da die Reihenfolge egal ist ordnen wir und fassen zusammen: 3xR1, 3xR2, 0xR3, 1xR4, 0xR5, 2xR6, 1xR7.
Es sind in Raum1 also 3 Teilchen, in Raum2 ebenfalls 3 Teilchen, 0 Teilchen in Raum3 usw.
Das wäre ein mögliches Ergebnis von insgesamt Combin(V+Z-1,Z) Möglichkeiten.

Die Betrachtung von Quanten, also abzählbaren Energieeinheiten, und deren Verteilung sehe ich als nicht notwendig an. Zumindest bei meiner dargestellten Weise zur Herleitung der Entropie.
Dies weil die Anzahl der Teilchen während der Volumenänderung gleichbleibt und sich auch deren Freiheitsgrade nicht ändern.


Gehen wir zunächst vom adiabaten Prozess aus. Wir nehmen einen zweigeteilten Raum - links die Teilchen und rechts die Leere. Wir entfernen die Trennwand.
Wir könnten zunächst annehmen, dass die Entropie zunimmt, da die Möglichkeiten der Verteilung zunimmt. Ein festgestellter Zustand der Verteilung ist jedoch nur ein "Standbild" eine Momentaufnahme - die Wahrscheinlichkeit, dass das System nach einer gewissen Zeit einen anderen Zustand einnimmt steigt mit den Teilchengeschwindigkeiten also den kinetischen Energien.

Bei der adiabatischen und reversiblen Expansion kühlt sich das Gas ab. Einher geht die Verlangsamung der Teilchen - wenn man also den "Geschwindigkeitsraum" bei der Betrachtung der Zustandsmöglichkeiten mit ins Kalkül zieht, so ändert sich nichts an der Entropie (isentroper Prozess).

Wenn wir die ideale Isolierung um den zweigeteilten Raum weglassen, gilt die isotherme Betrachtung. In dem Fall ändert sich im "Geschwindigkeitsraum der Möglichkeiten" nichts. Es gilt dann wie in Folie3 dargestellt:

dQ=T x dS

Ich mache jetzt etwas, das ich so selbst noch nicht gesehen habe und ich bitte um Korrektur, wenn ich falsch liege.

Ich kehre den Weg um und bringe das System in seinen Ausgangszustand, d.h. ich bringe alle Teilchen wieder in den linken Teilraum. Ich verwende die Volumenänderungsarbeit dQ um aufzuräumen. dS ist ein Maß dafür, wieviel ich aufräume.

Ich verwende jetzt das Ohm'sche Analogon U=R x I.

Die Temperatur ist eine Eigenschaft des Systems, sie stellt den Widerstand dar, welches mir das System beim Aufräumen entgegenstellt.

"Man stelle sich vor, dass in meinem Büro die Dinge kreuz und quer liegen - und zu allem Überfluss bewegt sich die Sauerei und das umso mehr je wärmer es ist".

Wir nehmen an, dass wir nur eine bestimmte Energie zum Aufräumen zur Verfügung haben. In dem Fall gilt T x dS = dQ = konstant.
Trägt man T als Funktion von dS auf, so ergibt sich eine Hyperbel. Je höher die Systemtemperatur ist, desto unmerklicher wird die Aufräumaktion, dS sinkt asymptotisch gegen Null.

Wir Menschen glauben, dass wir das Wesen der Temperatur gut verstanden haben, weil sie uns allgegenwärtig ist und vor allem leicht messbar ist.
Haben wir aber das Maß der Unordnung verstanden, die Entropie, so können wir die Temperatur als "indirekte" Größe definieren und sagen:

"die Temperatur ist der Widerstand welches das System gegen die von aussen einwirkende Arbeit zur Schaffung von Ordnung entgegensetzt. Der Quotient zwischen eingesetzter Arbeit und Systemtemperatur ergibt die geleistete Ordnungserhöhung."


Vielleicht fällt mir noch ein schönerer Satz ein.


Grüße vom Bodensee

kubischraumzentriert
kubischraumzentriert ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.01.2006, 00:33   #9   Druckbare Version zeigen
kubischraumzentriert Männlich
Mitglied
Beiträge: 95
AW: Entropie

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Kleine Anregung : Zu dE = TdS scheint mir dE = -pdV als Veranschaulichung besser zu passen als U = R x I. Dies auch im Sinne der GIBBS' schen Fundamentalgleichung: Danach wäe dE = Udq das elektrisch Analoge zu dE =TdS .
Hallo,

mir wäre das Analoge dE=QdU lieber, denn dann kann ich mit Q=e*z, F=e*NA, und der Gleichung dQ/T=n*R*ln(V2/V1) die Nernstgleichung herleiten.
Wenn ich Flüsse betrachte (also durch die Zeit dividiere) dann erhalte ich aus dE=QdU auch die Gleichung dU = R x dI.

Vielen Leuten ist halt das Ohmsche Gesetz noch aus der Schulzeit gut bekannt, daher wollte ich das "R" reinbringen - aus didaktischen Gründen sozusagen.

Ich versuche stets durch Analogienbildung neues Wissen auf altes Wissen aufzubauen. Hierzu gibt es ja sehr gute Literatur, z.B. "Praxis der Naturwissenschaften - Chemie".
Und wie es der Zufall wollte habe ich einen Artikel von Ihnen Herr Schmidt gefunden, PdN-Ch. 5/36, 1987 "Das Prinzip vom kleinsten Zwang: Nicht mehr zeitgemäss oder sogar falsch?"
Immer wieder bin ich von den Möglichkeiten des Netzes begeistert. Ich freue mich Sie kennenzulernen.

Mit freundlichem Gruß

Andre Endress (kubischraumzentriert)
kubischraumzentriert ist offline   Mit Zitat antworten
Anzeige


Antwort

Lesezeichen

Themen-Optionen
Ansicht

Gehe zu

Ähnliche Themen
Thema Autor Forum Antworten Letzter Beitrag
Entropie? Iwik Allgemeine Chemie 1 20.09.2009 21:57
Entropie Alessandra Physikalische Chemie 2 07.09.2008 21:56
Entropie tipp Physik 2 04.08.2008 09:20
Entropie Weenie Physikalische Chemie 8 13.06.2007 12:45
Entropie eyestorm Physikalische Chemie 6 06.01.2006 18:28


Alle Zeitangaben in WEZ +2. Es ist jetzt 05:22 Uhr.



Anzeige