Die chemische Thermodynamik befasst sich mit Energieumwandlung und -übertragung bei chemischen Reaktionen. Sie untersucht verschiedene Energieformen und deren Umwandlungen, wie bei der Verbrennung von Treibstoffen oder der Fotosynthese. Thermodynamische Systeme werden nach ihrem Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung klassifiziert. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört, sondern nur umgewandelt werden kann. Die Änderung der inneren Energie eines Systems erfolgt durch Wärmeübertragung und mechanische Arbeit. Die Volumenarbeit spielt eine wichtige Rolle bei chemischen Reaktionen und kann berechnet werden. Die Reaktionsenthalpie und -energie hängen von der Prozessführung ab, wobei die meisten Reaktionen unter isobaren Bedingungen ablaufen.
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