Grundlagen der chemischen Energetik und Thermodynamik

Die Thermodynamik Chemie befasst sich mit der Untersuchung von Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen. Ein zentrales Konzept ist die Definition eines Systems als räumlich abgegrenzten Bereich, in dem Reaktionen stattfinden können.

Definition: Ein System in der Thermodynamik ist ein festgelegter räumlicher Bereich, in dem sich Stoffe befinden und Reaktionen ablaufen können.

Die Eigenschaften eines Systems werden durch Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur, Masse und Volumen beschrieben. Eine besonders wichtige Zustandsgröße ist die innere Energie U des Systems.

Highlight: Die innere Energie U ist eine fundamentale Zustandsgröße in der Thermodynamik.

Ein Kernkonzept der Energetik sind exotherme und endotherme Reaktionen:

Definition:

• Exotherme Reaktionen geben Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab. Die innere Energie des Systems nimmt ab.
• Endotherme Reaktionen nehmen Energie in Form von Wärme aus der Umgebung auf. Die innere Energie des Systems nimmt zu.

Die Thermodynamik unterscheidet verschiedene Arten von Systemen:

1. Offene Systeme: Ermöglichen Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung.
2. Geschlossene Systeme: Erlauben nur Energieaustausch, aber keinen Stoffaustausch.
3. Isolierte Systeme: Verhindern jeglichen Stoff- oder Energieaustausch.

Highlight: Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik, auch bekannt als Energieerhaltungssatz, besagt, dass Energie weder erschaffen noch vernichtet werden kann. Die Gesamtenergie eines Systems und seiner Umgebung bleibt konstant.