Innere Energie, Reaktionsenergie und Reaktionswärme
Die innere Energie U eines Systems ist eine zentrale Größe in der Thermodynamik Chemie, jedoch nicht direkt messbar. Stattdessen wird die Änderung der inneren Energie ΔU bei einer chemischen Reaktion betrachtet.
Definition: Die Änderung der inneren Energie ΔU, auch Reaktionsenergie genannt, ergibt sich aus der Differenz der inneren Energie nach und vor der Reaktion: ΔU = U₂ - U₁
Die bei einer Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Energie wird als Reaktionswärme Q bezeichnet. Diese kann experimentell mit einem Kalorimeter gemessen werden.
Example: In einem Kalorimeter wird die bei einer chemischen Reaktion freiwerdende Energie an das umgebende Wasser übertragen und der Temperaturunterschied gemessen.
Am Beispiel der Reaktion von Zink mit Salzsäure zu Zinkchlorid und Wasserstoff lässt sich der Unterschied zwischen geschlossenen und offenen Systemen verdeutlichen:
- In einem geschlossenen System: Die messbare Reaktionsenergie bei konstantem Volumen beträgt -156,5 kJ.
- In einem offenen System: Die messbare Reaktionsenergie bei konstantem Druck beträgt -154 kJ.
Highlight: Die Reaktionsenergie ΔU ist in beiden Fällen gleich, aber bei konstantem Druck wird weniger Wärme abgegeben, da ein Teil der Energie in Volumenarbeit umgewandelt wird.
Bei konstantem Volumen wird die gesamte Reaktionsenergie in Wärme umgewandelt, sodass Reaktionsenergie und Reaktionswärme gleich sind. Bei konstantem Druck muss die Volumenarbeit W berücksichtigt werden.




