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Kalorimeter und Entropie für Kinder: Einfach Erklärt!

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Luchinchi

21.3.2021

Chemie

Enthalpie, Entropie, Freie Enthalpie, Satz von Hess, Stöchiometrie

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Chemie

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Reaktionsgeschwindigkeit und enzymkatalys

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Enzymkatalyse und enzymeigenschaften

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Aktivierungsenergie und katalyse

Kalorimeter und Entropie für Kinder: Einfach Erklärt!

Chemische Thermodynamik ist ein grundlegendes Konzept in der physikalischen Chemie, das sich mit Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen befasst. Es umfasst wichtige Prinzipien wie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, exotherme und endotherme Reaktionen sowie die Berechnung von Reaktionsenthalpien.

  • Der erste Hauptsatz besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann.
  • Systeme können offen, geschlossen oder isoliert sein, je nach Möglichkeit des Stoff- und Energieaustauschs.
  • Exotherme und endotherme Reaktionen beschreiben die Energieabgabe bzw. -aufnahme bei chemischen Prozessen.
  • Die Berechnung von Reaktionsenthalpien erfolgt mithilfe von Kalorimetern oder thermodynamischen Daten.
  • Entropie und freie Enthalpie sind weitere wichtige Konzepte zur Bestimmung der Spontanität von Reaktionen.
...

21.3.2021

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<h2 id="ihauptsatzderthermodynamik">I. Hauptsatz der Thermodynamik</h2> <p>Energie kann weder geschaffen noch vernichtet werden, sondern nu

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Kalorimetrie und Berechnung von Reaktionsenthalpien

Ein Kalorimeter ist ein Gerät zur Messung von Reaktionsenthalpien. Es besteht typischerweise aus einem isolierten Gefäß mit Thermometer und Rührer.

Vocabulary: Der Kalorimeter Aufbau umfasst ein Becherglas, Styropor zur Isolierung, ein Thermometer und einen Glasstab zum Rühren.

Die Kalorimeter Formel zur Berechnung der Reaktionsenthalpie lautet:

ΔRH = -QR = cp · m · ΔT

Dabei ist:

  • cp: spezifische Wärmekapazität des Wassers 4,18J/(g⋅K4,18 J/(g·K)
  • m: Masse des Wassers
  • ΔT: Temperaturdifferenz

Example: Um die Wärmekapazität Kalorimeter zu berechnen, misst man die Temperaturänderung einer bekannten Reaktion und wendet die Formel an.

Die molare Reaktionsenthalpie kann auch aus tabellierten Standardbildungsenthalpien berechnet werden:

ΔRHm = Σ ΔfH°m ProdukteProdukte - Σ ΔfH°m EdukteEdukte

Highlight: Diese Methode ermöglicht es, die molare Reaktionsenthalpie berechnen Kalorimeter zu umgehen und direkt aus Tabellenwerten zu berechnen.

<h2 id="ihauptsatzderthermodynamik">I. Hauptsatz der Thermodynamik</h2> <p>Energie kann weder geschaffen noch vernichtet werden, sondern nu

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Satz von Hess und Entropie

Der Satz von Hess besagt, dass der Reaktionsweg keinen Einfluss auf die Enthalpieänderung hat. Dies ermöglicht die Berechnung von Reaktionsenthalpien über verschiedene Zwischenschritte.

Quote: "Der Reaktionsweg hat keinen Einfluss auf die Enthalpieänderung."

Die Entropie SS ist ein Maß für die Unordnung eines Systems und spielt eine wichtige Rolle bei der Triebkraft chemischer Reaktionen.

Definition: Entropie einfach erklärt: Sie ist ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit in einem System.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Gesamtentropie eines Systems und seiner Umgebung bei spontanen Prozessen zunimmt.

Highlight: Spontane Reaktion Beispiele sind oft solche, bei denen die Entropie zunimmt, selbst wenn sie endotherm sind.

Die Entropieänderung ΔS kann ähnlich wie die Enthalpieänderung aus Standardbildungsentropien berechnet werden:

ΔRS°m = Σ S°m ProdukteProdukte - Σ S°m EdukteEdukte

Example: Eine exotherme Reaktion mit Entropiezunahme, wie die Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlendioxid, ist ein Beispiel für eine spontan ablaufende Reaktion.

<h2 id="ihauptsatzderthermodynamik">I. Hauptsatz der Thermodynamik</h2> <p>Energie kann weder geschaffen noch vernichtet werden, sondern nu

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Freie Enthalpie und Spontanität von Reaktionen

Die freie Enthalpie oder Gibbs-Energie GG ist ein wichtiges Konzept zur Bestimmung der Spontanität chemischer Reaktionen. Sie wird definiert als:

G = H - T · S

Die Änderung der freien Enthalpie ΔGΔG bestimmt, ob eine Reaktion spontan abläuft:

  • ΔG < 0: Die Reaktion läuft spontan ab exergonischexergonisch
  • ΔG > 0: Die Reaktion läuft nicht spontan ab endergonischendergonisch

Highlight: Das Enthalpie-Entropie Diagramm hilft, den Zusammenhang zwischen ΔH, ΔS und der Spontanität einer Reaktion zu visualisieren.

Für spontane Reaktionen gilt:

  • Enthalpie nimmt ab ΔH≤0ΔH ≤ 0 und Entropie nimmt zu ΔS>0ΔS > 0
  • Bei endothermen Reaktionen ΔH>0ΔH > 0 muss die Temperatur hoch genug sein, damit T · ΔS > ΔH

Example: Exotherme und endotherme Reaktion Beispiele Alltag: Das Schmelzen von Eis endothermendotherm und das Rosten von Eisen exothermexotherm.

Die Temperatur spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Spontanität:

Quote: "Mit steigender Temperatur wächst der Einfluss von ΔS auf den Reaktionsverlauf."

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Exotherme und Endotherme Reaktionen sowie Stoichiometrie

Exotherme und endotherme Reaktionen unterscheiden sich in ihrem Energieaustausch mit der Umgebung:

Definition: Exotherme und endotherme Reaktion einfach erklärt: Exotherme Reaktionen geben Wärme an die Umgebung ab, endotherme nehmen Wärme auf.

Energiediagramme helfen, den Verlauf der Reaktionen zu visualisieren:

Highlight: Das Energiediagramm exotherme Reaktion zeigt eine Abnahme der Enthalpie, während das Energiediagramm endotherme Reaktion eine Zunahme zeigt.

Die Spontanität einer Reaktion hängt von der Kombination aus Enthalpie- und Entropieänderung ab:

  • Exotherm mit Entropiezunahme: immer spontan
  • Endotherm mit Entropieabnahme: nie spontan
  • Exotherm mit Entropieabnahme: spontan bei niedrigen Temperaturen
  • Endotherm mit Entropiezunahme: spontan bei hohen Temperaturen

In der Stoichiometrie sind wichtige Größen:

  • Molare Masse MM in g/mol
  • Masse mm in g
  • Stoffmenge nn in mol

Example: Berechnung der Stoffmenge von K2SO4: Bei einer Masse von 5g und einer molaren Masse von 174 g/mol ergibt sich n = 5g / 174 g/mol ≈ 0,029 mol.

Vocabulary: Die Avogadro-Konstante NA = 6,022 · 10^23 mol^-1 gibt die Anzahl der Teilchen in einem Mol an.

Diese Konzepte sind grundlegend für das Verständnis chemischer Reaktionen und ihrer energetischen Aspekte.

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Chemie

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Enzymkatalyse und enzymeigenschaften

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Chemie

•

1.441

•

21. März 2021

•

5 Seiten

Kalorimeter und Entropie für Kinder: Einfach Erklärt!

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Luchinchi

@loucamo_njqt

Chemische Thermodynamik ist ein grundlegendes Konzept in der physikalischen Chemie, das sich mit Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen befasst. Es umfasst wichtige Prinzipien wie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, exotherme und endotherme Reaktionen sowie die Berechnung von Reaktionsenthalpien.

  • Der erste Hauptsatz... Mehr anzeigen

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Kalorimetrie und Berechnung von Reaktionsenthalpien

Ein Kalorimeter ist ein Gerät zur Messung von Reaktionsenthalpien. Es besteht typischerweise aus einem isolierten Gefäß mit Thermometer und Rührer.

Vocabulary: Der Kalorimeter Aufbau umfasst ein Becherglas, Styropor zur Isolierung, ein Thermometer und einen Glasstab zum Rühren.

Die Kalorimeter Formel zur Berechnung der Reaktionsenthalpie lautet:

ΔRH = -QR = cp · m · ΔT

Dabei ist:

  • cp: spezifische Wärmekapazität des Wassers 4,18J/(g⋅K4,18 J/(g·K)
  • m: Masse des Wassers
  • ΔT: Temperaturdifferenz

Example: Um die Wärmekapazität Kalorimeter zu berechnen, misst man die Temperaturänderung einer bekannten Reaktion und wendet die Formel an.

Die molare Reaktionsenthalpie kann auch aus tabellierten Standardbildungsenthalpien berechnet werden:

ΔRHm = Σ ΔfH°m ProdukteProdukte - Σ ΔfH°m EdukteEdukte

Highlight: Diese Methode ermöglicht es, die molare Reaktionsenthalpie berechnen Kalorimeter zu umgehen und direkt aus Tabellenwerten zu berechnen.

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Satz von Hess und Entropie

Der Satz von Hess besagt, dass der Reaktionsweg keinen Einfluss auf die Enthalpieänderung hat. Dies ermöglicht die Berechnung von Reaktionsenthalpien über verschiedene Zwischenschritte.

Quote: "Der Reaktionsweg hat keinen Einfluss auf die Enthalpieänderung."

Die Entropie SS ist ein Maß für die Unordnung eines Systems und spielt eine wichtige Rolle bei der Triebkraft chemischer Reaktionen.

Definition: Entropie einfach erklärt: Sie ist ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit in einem System.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Gesamtentropie eines Systems und seiner Umgebung bei spontanen Prozessen zunimmt.

Highlight: Spontane Reaktion Beispiele sind oft solche, bei denen die Entropie zunimmt, selbst wenn sie endotherm sind.

Die Entropieänderung ΔS kann ähnlich wie die Enthalpieänderung aus Standardbildungsentropien berechnet werden:

ΔRS°m = Σ S°m ProdukteProdukte - Σ S°m EdukteEdukte

Example: Eine exotherme Reaktion mit Entropiezunahme, wie die Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlendioxid, ist ein Beispiel für eine spontan ablaufende Reaktion.

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Freie Enthalpie und Spontanität von Reaktionen

Die freie Enthalpie oder Gibbs-Energie GG ist ein wichtiges Konzept zur Bestimmung der Spontanität chemischer Reaktionen. Sie wird definiert als:

G = H - T · S

Die Änderung der freien Enthalpie ΔGΔG bestimmt, ob eine Reaktion spontan abläuft:

  • ΔG < 0: Die Reaktion läuft spontan ab exergonischexergonisch
  • ΔG > 0: Die Reaktion läuft nicht spontan ab endergonischendergonisch

Highlight: Das Enthalpie-Entropie Diagramm hilft, den Zusammenhang zwischen ΔH, ΔS und der Spontanität einer Reaktion zu visualisieren.

Für spontane Reaktionen gilt:

  • Enthalpie nimmt ab ΔH≤0ΔH ≤ 0 und Entropie nimmt zu ΔS>0ΔS > 0
  • Bei endothermen Reaktionen ΔH>0ΔH > 0 muss die Temperatur hoch genug sein, damit T · ΔS > ΔH

Example: Exotherme und endotherme Reaktion Beispiele Alltag: Das Schmelzen von Eis endothermendotherm und das Rosten von Eisen exothermexotherm.

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Quote: "Mit steigender Temperatur wächst der Einfluss von ΔS auf den Reaktionsverlauf."

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Exotherme und Endotherme Reaktionen sowie Stoichiometrie

Exotherme und endotherme Reaktionen unterscheiden sich in ihrem Energieaustausch mit der Umgebung:

Definition: Exotherme und endotherme Reaktion einfach erklärt: Exotherme Reaktionen geben Wärme an die Umgebung ab, endotherme nehmen Wärme auf.

Energiediagramme helfen, den Verlauf der Reaktionen zu visualisieren:

Highlight: Das Energiediagramm exotherme Reaktion zeigt eine Abnahme der Enthalpie, während das Energiediagramm endotherme Reaktion eine Zunahme zeigt.

Die Spontanität einer Reaktion hängt von der Kombination aus Enthalpie- und Entropieänderung ab:

  • Exotherm mit Entropiezunahme: immer spontan
  • Endotherm mit Entropieabnahme: nie spontan
  • Exotherm mit Entropieabnahme: spontan bei niedrigen Temperaturen
  • Endotherm mit Entropiezunahme: spontan bei hohen Temperaturen

In der Stoichiometrie sind wichtige Größen:

  • Molare Masse MM in g/mol
  • Masse mm in g
  • Stoffmenge nn in mol

Example: Berechnung der Stoffmenge von K2SO4: Bei einer Masse von 5g und einer molaren Masse von 174 g/mol ergibt sich n = 5g / 174 g/mol ≈ 0,029 mol.

Vocabulary: Die Avogadro-Konstante NA = 6,022 · 10^23 mol^-1 gibt die Anzahl der Teilchen in einem Mol an.

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Chemische Thermodynamik und der erste Hauptsatz

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik bildet die Grundlage für das Verständnis von Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen. Er besagt, dass Energie weder geschaffen noch vernichtet, sondern nur umgewandelt werden kann.

Verschiedene Arten von Systemen werden unterschieden:

  • Offene Systeme erlauben Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung, wie ein Kochtopf.
  • Geschlossene Systeme erlauben nur Energieaustausch, wie ein verschlossenes Reagenzglas.
  • Isolierte Systeme erlauben weder Stoff- noch Energieaustausch.

Bei chemischen Reaktionen unterscheidet man zwischen exothermen und endothermen Reaktionen:

Definition: Exotherme Reaktionen geben Energie an die Umgebung ab ΔH<0ΔH < 0, während endotherme Reaktionen Energie aus der Umgebung aufnehmen ΔH>0ΔH > 0.

Die Reaktionswärme kann bei konstantem Volumen oder konstantem Druck gemessen werden. Dabei spielt die Enthalpieänderung ΔH eine wichtige Rolle.

Highlight: Die Enthalpieänderung ΔH entspricht der bei konstantem Druck gemessenen Reaktionswärme und ist ein Maß für die Energieänderung des Systems.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Sudenaz Ocak

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Marcus B

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Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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