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Chemische Energetik

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 Kinetische Energie: Atome u. Moleküle haben eine
Masse u. Bewegen sich
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Kinetische Energie: Atome u. Moleküle haben eine Masse u. Bewegen sich →Bewegungsenergie Potentielle Energie entstent, wenn auf ein objekt (Teilchen) eine Kraft wirkt (z.B Anziehungskraft bei gelad.T) → Lage energie Bindungsenergie wird frei beim Einfangen eines Elektrons in die Elektronenhülle Kernenergie Energie im Atomkern, wira frei bei der Spaltung von Kernen [cw.r .mw +Ckal AT AT Temperaturängerung AT Tende-Tanfang Reaktionswärme Q (J oder kJ) wärme, die ein System mit seiner Umgebung bei einer chem. Rkt. Austauscht wird; mit Kaloriemeter bestimmbar exotherm: Wärme wird abgegeben Q<0 Bsp: Verbrennungen endotherm: Wärme wird aufgenomen Q>O CW spez. Wärmekapazität a. wassers mw Wärme d. wassers Ckal Wärmekapazität a. kaloriemeters Bombenkalorimeter Thermometer Systeme Offene Systeme Stoff- u. Energie (wärme) aus- tausch möglich Bsp: Becher glas /offene Flasche Wärme u. Arbeit Rührer Innere Energie u gesammte in einem System gespeicherte Energie zsm. gesetzt versch. Energieformen; ängerung = Reaktionsenergie Wasser AU-Uende-UAnfang Energie kann zwischen Systemen und der Umgebung in zwei Formen Übertragen werden, als Wärme una als Arbeit. Die Energie, mit der ein Objekt gg. eine kraft bewegt wird nennt man Arbeit (z.B. WW zw. gel. Teilchen/zw.molekulare Ww) Wärme beschreibt die Energie,aie von eine Wärmeren auf ein kälteres übertragen wird. Reaktor- bombe Isolierte Systeme geschlossene Systeme nur Energie austausch mögl. weaer Stoff- noch Energieaus- Bsp: geschlossene Flasche tausch möglich Bsp Thermos- flasche ENERGEELK Lernze#eli; Klausur nr. 5 (13.1) Verbrennungskalorimeter thermometer führer ANN Wasser Probe Stopfen Sauerstoff ↑ Anfangs- Zustand Endzustana wenn U abnimmt → neg. Vorzeichen Wenn U zunimmt → pos. Vorzeichen Uanfang U₂ < UA AU<O U Endzustand Anfangs- zustand Uende UE > UA AU > O Uende UAnfang System verliert innere Energ. System gewinnt innere Energ. I Bei konstantem Druck...

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(offene Apparatur) AU=Q+W = Q-PAV verichied System Volumenarbeit W I Bei konstantem volumen (druckfeste, geschl. Apparatur) wird die Reaktionsenergie vollständig AU= Q in Wärme Umgewandelt Energie Erhaltungssatz (1. Hauptsatz a. Thermodynamik) →Die versch. Energieformen können inneinander umgewandelt una von einem Ort an einen anderen übertragen werden Sie kann jedoch weder erschaffen noch zerstört werden. 2. Hauptsatz a. Thermodynamik Die Gesammtentropie kann in einem abgeschlossenen System nur konstant bleiben, oder zunehmen Reaktionsenthalpie ArH → Energie umsatz bei konstantem Druck A,H-AU+p.AV=Q Einheit J.mol-¹ Bei Rkt., bei denen das volumen konstant bleibt (AV-0), Z.B bei einer Rkt ohne Beteiligung von Gasen ist 4pH = Q einer Rkt. bei konstantem Druck u. gleichzeitig = 40 Je nach betrachteten Vorgang Spricht man von Verbrennungs- Bildungs- ; Verdampfungs oder Schmelzenthalpie Molare Realktionsenthalpie 4, Hm Reaktionsenthalpie ist abhängig von der Stoffmenge n und muss desshalb beim vergleich berücksichtigt werden → Molare Reaktionsenthalpie 4rHm Einneit: J.mo [n="/] ArHm Art/n Molare Standartreaktionsenthalpie ArHm Reaktionsenthalpien sind abhängig von der Temperatur u. Druck (va. bei (g)) Reaktionsenthalpien bei einheitlichen Bedingungen den Stanaartbedingungen (T- 298K; P=1013 hPa) werden als Molare Standartreaktionsentalpien ArHm bezeichnet immer mit Rkt.gleichung! O Verbrennungsenthalpie 4cH → AcH ist die Reaktionsenthalpie die bei Verbrennungen frei wird Bei Reinstoffen I mol Stoff mit I mol O₂ → Ac Hm werden in Bombenkalorimetern bzw. in Verbrennungs- kalorimetern ermittelt Ist der Brennstoff kein Reinstoff, so wird der Brennwert Hs angegeben ● Brennwert Hs gibt den Betrag der Verbrennungs- enthalpie bei Standart bedingungen bezogen auf die Masse bzw. Volumen (bei (9)) an entstandene wasser liegt flüssig vor T= 25°C Hs = -Achm M Einneit: kj.g Wenn Wasser nicht flüssig → Heizwert H; Der Brennwert ist die Summe aus dem Heizwert und der kondensations- wärme ENERGEEIK LernzeHel 2; Klausur nr. 5 (13.1) Berechnung von Rkt.enthalpien aus Bildungsenthalpien Die molare Standartbildungsenthalpie AfHm entspricht der Rkt. enthalpie a. Bildung von I moi einer reinen verbind. aus ihren Elementen unter Standart- bea.; für Elemente in ihrem energet- isch stabilsten Zustand wira 4fHm=0 ArHm² = Σ·V· ArHm (Produkte) - Σ.v. Af Hm (Edukte) Einheit J.mol-¹ Heizwert Hi ist maßgeblich für Reaktionen, bei denen das Wasser nicht flüssig, sondern gasförmig als Dampf vorliegt → Beschreibt die maximal nutzbare wärmemenge (bezogen auf auf die Menge a. Brennstoffes) Für Berechnung zuerst Achm von O AcHm = AcHm + X. 44 kJ.mor¹ Wasser x gibt an wie viel mol Wasser gebildet wird H; =-4cHm/M Danach analog zu Brennwert den Heizwert Satz von Hess Die Enthalpleänderung einer chem. Rkt ist stents unabhängig vom Reaktionsweg Berechnung von 4Hmº für experimentell schwer zugängliche Rkt. bei einer Rkt die aus mehreren Schritten verläuft, ist ArHm für die Gesammtrkt. gleich der summe der Enthaipieänderung a. einzel- nen Schritte → AH einer Rkt ist betragsmäßig für die jew. um- kenrrkt. gleich, nur mit umgekehrtem Vorzeichen Die freie Reaktionsenthalple Bereits bekannt: Eine Rkt, läuft freiwillig ab, wenn Sges > O A Sges A.S sust. +Asumgeb. (1) 0 8 mit 4,5° = .v Sm (Produkte) - Σ ·V· Sm (Eaukte) Q/T = -AH/T (2) una As umgeb = Einsetzen von (1) in (2) : ArH →A, Sges = 4,5° - 4¹ |-(-T) -T.A,Sges= A‚Sº. (-T) + A, H ~A,G A₁H-T. A,Sº Freie Reaktions enthalpie M Gibbs-Helmholtz-Gleichung → 4,6 bezieht sich A,GAH-TA, Sº Einheit kj mold immer auf eine best. Temp. 4,6 <0 • Rkt läuft freiwillig (spontan) ab→ exergonische Rk+ ArG> 0 Rkt läuft nicht freiwillig ab → endergonische Rkt. Entropie s ist ein Maß für die Anzahl an Realisierungsmöglichkeiten für einen best. Zustand. Anschaulich kann man die Entropie als Maß für die Ordnung/unoranung eines systems interpretieren je größer die unoranung,aesto größer die entropie →ängerung a. Entropie AS entscheidet ob eine Rkt. spontan ist Wenn das System u. Umgebung zusammen betrachtet werden nimmt die Entropie bei allen Spontanen Rkt. zu Es gilt AS 20 Beim Erwärmen nimmt die Entropie zu AS-Q Einheit: 1 kj.k² Q zugeführte wärme T Temp. in Kelvin Molare Standartentropie Sm Jeaer Stoff hat eine molare Standartentropie Sm die absolut bestimmt / gemessen werden kann O Ist wie AfHm für viele chem. verbindungen tabelliert → A Elemente haben eine von Null verschiedene Sm +AS Umgebung ASges AS system mit AS umgebung = Qumgebung T - Arh Entropieängerung Arsº Aus Sm kann die Entropieängerung einer chem. Rkt, die Standart reaktionsentropie 4,sº, berechnet werden (analog zu ArHº 4.5°.V. Sm (Produkte) - Σ.v. Smº (Eaukle) Sie entspricht aer Entropieängerung a. Systems Ab wann ist Rkt. Spontan? 0> ArH/AS Einneit. K [J. mol"-K"] Die Entropie nimmt zu, wenn ... Anderung a. Agregatzustanas (s→1 →g) ● ● ● Lösungsvorgänge / Mischvorgänge Druck änderung p v vergrößerung v↑ Ernönung a. Teilchenzahl oder Temperatur Abschätzen um abzuschätzen ob eine Rkt Spontan ab- läuft, oder nicht schaut man sich die Agregatzustände an Sind mehr Molekünie in der Gasphase bzw. aquatisiert so ist eine spontane Rkt zu vermuten ENERGETIK Lernze#el 3: Klausur nr. 5 (13.1) Berechnung von Reaktions entropien 1) Reaktionsgleichung aufstellen annana von Gleichung Entropieänderung abschätzen Teilchenzani vor/nach a. Rkt? Aggregatzustänae a. Stoffe 3) Arsº (Entropieängerung a. Systems berechnen A Sumgebung berechnen Gesammtentropieänderung berechne (Asges.) Bei Spontan ablaufenden Prozessen ist AS ges ≥0 (2. HS a. Thermodynamik) Metastabiler Zustand Einige chemische Reaktionen laufen bei Raumtemperatur nicht ab, obwohl 46° negativ ist u. eine Spontane Rk+ zu erwarten ist Grund: Die Stoffe befinden sich im metastablien zustana Eine Rkt wäre energetiscn gesehen günstig (46° Co), ist aber durch are none Aktivierungsenergie kinetisch genemi. freie Rkt. enthalpie Edukte H₂:02 EA 4.G Produkte 2H₂0 Eine Soliche Rkt. läuft nur in Anwesenheit eines Katalysators ab oder wenn sie anderweitig Aktiviert wird, z. B. mit einem Zündfunke

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Cool, mit dem Lernzettel konnte ich mich richtig gut auf meine Klassenarbeit vorbereiten. Danke 👍👍

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Thermodynamik Die Gesammtentropie kann in einem abgeschlossenen System nur konstant bleiben, oder zunehmen Reaktionsenthalpie ArH → Energie umsatz bei konstantem Druck A,H-AU+p.AV=Q Einheit J.mol-¹ Bei Rkt., bei denen das volumen konstant bleibt (AV-0), Z.B bei einer Rkt ohne Beteiligung von Gasen ist 4pH = Q einer Rkt. bei konstantem Druck u. gleichzeitig = 40 Je nach betrachteten Vorgang Spricht man von Verbrennungs- Bildungs- ; Verdampfungs oder Schmelzenthalpie Molare Realktionsenthalpie 4, Hm Reaktionsenthalpie ist abhängig von der Stoffmenge n und muss desshalb beim vergleich berücksichtigt werden → Molare Reaktionsenthalpie 4rHm Einneit: J.mo [n="/] ArHm Art/n Molare Standartreaktionsenthalpie ArHm Reaktionsenthalpien sind abhängig von der Temperatur u. Druck (va. bei (g)) Reaktionsenthalpien bei einheitlichen Bedingungen den Stanaartbedingungen (T- 298K; P=1013 hPa) werden als Molare Standartreaktionsentalpien ArHm bezeichnet immer mit Rkt.gleichung! O Verbrennungsenthalpie 4cH → AcH ist die Reaktionsenthalpie die bei Verbrennungen frei wird Bei Reinstoffen I mol Stoff mit I mol O₂ → Ac Hm werden in Bombenkalorimetern bzw. in Verbrennungs- kalorimetern ermittelt Ist der Brennstoff kein Reinstoff, so wird der Brennwert Hs angegeben ● Brennwert Hs gibt den Betrag der Verbrennungs- enthalpie bei Standart bedingungen bezogen auf die Masse bzw. Volumen (bei (9)) an entstandene wasser liegt flüssig vor T= 25°C Hs = -Achm M Einneit: kj.g Wenn Wasser nicht flüssig → Heizwert H; Der Brennwert ist die Summe aus dem Heizwert und der kondensations- wärme ENERGEEIK LernzeHel 2; Klausur nr. 5 (13.1) Berechnung von Rkt.enthalpien aus Bildungsenthalpien Die molare Standartbildungsenthalpie AfHm entspricht der Rkt. enthalpie a. Bildung von I moi einer reinen verbind. aus ihren Elementen unter Standart- bea.; für Elemente in ihrem energet- isch stabilsten Zustand wira 4fHm=0 ArHm² = Σ·V· ArHm (Produkte) - Σ.v. Af Hm (Edukte) Einheit J.mol-¹ Heizwert Hi ist maßgeblich für Reaktionen, bei denen das Wasser nicht flüssig, sondern gasförmig als Dampf vorliegt → Beschreibt die maximal nutzbare wärmemenge (bezogen auf auf die Menge a. Brennstoffes) Für Berechnung zuerst Achm von O AcHm = AcHm + X. 44 kJ.mor¹ Wasser x gibt an wie viel mol Wasser gebildet wird H; =-4cHm/M Danach analog zu Brennwert den Heizwert Satz von Hess Die Enthalpleänderung einer chem. Rkt ist stents unabhängig vom Reaktionsweg Berechnung von 4Hmº für experimentell schwer zugängliche Rkt. bei einer Rkt die aus mehreren Schritten verläuft, ist ArHm für die Gesammtrkt. gleich der summe der Enthaipieänderung a. einzel- nen Schritte → AH einer Rkt ist betragsmäßig für die jew. um- kenrrkt. gleich, nur mit umgekehrtem Vorzeichen Die freie Reaktionsenthalple Bereits bekannt: Eine Rkt, läuft freiwillig ab, wenn Sges > O A Sges A.S sust. +Asumgeb. (1) 0 8 mit 4,5° = .v Sm (Produkte) - Σ ·V· Sm (Eaukte) Q/T = -AH/T (2) una As umgeb = Einsetzen von (1) in (2) : ArH →A, Sges = 4,5° - 4¹ |-(-T) -T.A,Sges= A‚Sº. (-T) + A, H ~A,G A₁H-T. A,Sº Freie Reaktions enthalpie M Gibbs-Helmholtz-Gleichung → 4,6 bezieht sich A,GAH-TA, Sº Einheit kj mold immer auf eine best. Temp. 4,6 <0 • Rkt läuft freiwillig (spontan) ab→ exergonische Rk+ ArG> 0 Rkt läuft nicht freiwillig ab → endergonische Rkt. Entropie s ist ein Maß für die Anzahl an Realisierungsmöglichkeiten für einen best. Zustand. Anschaulich kann man die Entropie als Maß für die Ordnung/unoranung eines systems interpretieren je größer die unoranung,aesto größer die entropie →ängerung a. Entropie AS entscheidet ob eine Rkt. spontan ist Wenn das System u. Umgebung zusammen betrachtet werden nimmt die Entropie bei allen Spontanen Rkt. zu Es gilt AS 20 Beim Erwärmen nimmt die Entropie zu AS-Q Einheit: 1 kj.k² Q zugeführte wärme T Temp. in Kelvin Molare Standartentropie Sm Jeaer Stoff hat eine molare Standartentropie Sm die absolut bestimmt / gemessen werden kann O Ist wie AfHm für viele chem. verbindungen tabelliert → A Elemente haben eine von Null verschiedene Sm +AS Umgebung ASges AS system mit AS umgebung = Qumgebung T - Arh Entropieängerung Arsº Aus Sm kann die Entropieängerung einer chem. Rkt, die Standart reaktionsentropie 4,sº, berechnet werden (analog zu ArHº 4.5°.V. Sm (Produkte) - Σ.v. Smº (Eaukle) Sie entspricht aer Entropieängerung a. Systems Ab wann ist Rkt. Spontan? 0> ArH/AS Einneit. K [J. mol"-K"] Die Entropie nimmt zu, wenn ... Anderung a. Agregatzustanas (s→1 →g) ● ● ● Lösungsvorgänge / Mischvorgänge Druck änderung p v vergrößerung v↑ Ernönung a. Teilchenzahl oder Temperatur Abschätzen um abzuschätzen ob eine Rkt Spontan ab- läuft, oder nicht schaut man sich die Agregatzustände an Sind mehr Molekünie in der Gasphase bzw. aquatisiert so ist eine spontane Rkt zu vermuten ENERGETIK Lernze#el 3: Klausur nr. 5 (13.1) Berechnung von Reaktions entropien 1) Reaktionsgleichung aufstellen annana von Gleichung Entropieänderung abschätzen Teilchenzani vor/nach a. Rkt? Aggregatzustänae a. Stoffe 3) Arsº (Entropieängerung a. Systems berechnen A Sumgebung berechnen Gesammtentropieänderung berechne (Asges.) Bei Spontan ablaufenden Prozessen ist AS ges ≥0 (2. HS a. Thermodynamik) Metastabiler Zustand Einige chemische Reaktionen laufen bei Raumtemperatur nicht ab, obwohl 46° negativ ist u. eine Spontane Rk+ zu erwarten ist Grund: Die Stoffe befinden sich im metastablien zustana Eine Rkt wäre energetiscn gesehen günstig (46° Co), ist aber durch are none Aktivierungsenergie kinetisch genemi. freie Rkt. enthalpie Edukte H₂:02 EA 4.G Produkte 2H₂0 Eine Soliche Rkt. läuft nur in Anwesenheit eines Katalysators ab oder wenn sie anderweitig Aktiviert wird, z. B. mit einem Zündfunke