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Boltzmannscher Exponentialsatz

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Präsentation zum Thema: "Boltzmannscher Exponentialsatz"—  Präsentation transkript:

1 Boltzmannscher Exponentialsatz
Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Boltzmannscher Exponentialsatz Wahrscheinlichkeit, ein Molekül in Energieniveau εi zu finden (hier 1 mol, d.h. Nges =NA) q - Zustandssumme

2 Boltzmannscher Exponentialsatz
Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Boltzmannscher Exponentialsatz Wahrscheinlichkeit, ein Molekül in Energieniveau εi zu finden (hier 1 mol, d.h. Nges =NA) q - Zustandssumme

3 Innere Energie, Berechnung aus mikroskopischen Eigenschaften
Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Innere Energie, Berechnung aus mikroskopischen Eigenschaften

4 Spezialfall: äquidistante Niveaus (Schwingung)
Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Spezialfall: äquidistante Niveaus (Schwingung)

5 Spezialfall: äquidistante Niveaus (Schwingung)
Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Spezialfall: äquidistante Niveaus (Schwingung)

6 Spezialfall: Festkörper (Einstein-Modell)
Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Spezialfall: Festkörper (Einstein-Modell)

7 Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Typischer Verlauf der Wärmekapazität eines Gases als Funktion der Temperatur 1 R N2 2/2 R 3/2 R

8 Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen Typischer Verlauf der Wärmekapazität eines Gases als Funktion der Temperatur 4 R CO2 2/2 R 3/2 R

9 Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen

10 Quelle: Atkins

11 pA,TA pE, TE Quelle: Atkins

12 Inversions- und Siedetemperaturen sowie Joule-Thomson-Koeffizienten bei 298 K und 1 bar
Tinv / K Tsiede/ K µ /Kbar-1 N2 621 77 0.25 H2 202 20 -0.03 He 40 4 -0.06

13 Quelle: Atkins

14 1/T 1/p 3/2 R 5/2 R 3/2 R 5/2 R R ideales Gas Thermischer Ausdehnungs-
koeffizient Isotherme Kompressibilität Joule-Thomson-Koeffizient 1/T 1/p 3/2 R 5/2 R 3/2 R 5/2 R R ideales Gas

15 Thermodynamik 2.4. Reale Gase 2.5. Erster Hauptsatz der Thermodynamik innere Energie, Arbeit, Wärme Vorzeichenkonvention Arbeit in der Thermodynamik - Adiabatische Expansion Wärme, Wärmekapazität, Enthalpie Berechnung von U,H,Cp,CV für ein Ideales Gas - kinetische Gastheorie Berechnung von U,H, Cp,CV für reale Gase (reale Stoffe) aus molekularen Eigenschaften Messung von U,H für reale Stoffe -Verknüpfung von U, H mit leicht messbaren Größen 2.6 Thermochemie

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17 Kirchhoff‘scher Satz (Temperaturabhängigkeit von H)
Edukte Produkte Temperatur T gesucht: ΔrH(T) 298 K Edukte Produkte ΔrH(298 K)

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21 +122 kJ/mol -351 kJ/mol +498 kJ/mol +107 kJ/mol +411 kJ/mol
Dissoziation von Cl2 +122 kJ/mol Elektronenanlagerung an Cl = -Elektronenaffinität -351 kJ/mol Ionisierung von Na +498 kJ/mol Na+ und Cl- Ionen in der Gasphase Sublimation von Na +107 kJ/mol gesucht: Gitterenthalpie von NaCl Spaltung von NaCl (s) in die Elemente = -Bildungsenthalpie von NaCl(s) +411 kJ/mol festes Kochsalz


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