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PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein,

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Präsentation zum Thema: "PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein,"—  Präsentation transkript:

1 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Paradigmenwechsel: Von Molekülen zu Systemen Energien sind die möglichen Energien eines Moleküls Jede Kugel symbolisiert ein Moleküls Energien sind die möglichen Energien eines Gesamtsystems Jede Kugel symbolisiert einen Systemzustand

2 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Paradigmenwechsel: Von Molekülen zu Systemen Energien sind die möglichen Energien eines Gesamtsystems Jede Kugel symbolisiert einen Systemzustand System kann Energie mit Umgebung austauschen! N ist jetzt Gesamtzahl von Snapshots von Systemzuständen N j gibt an, wie oft das System bei N Snapshots im jten Zustand gefunden wird

3 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Ausgangspunkt war: maximiere Paradigmenwechsel: Von Molekülen zu Systemen Äquivalent: maximiere 1. Randbedingung: 2. Randbedingung:

4 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Paradigmenwechsel: Von Molekülen zu Systemen maximiere 1. Randbedingung: 2. Randbedingung: Lösung wiederum: Gibbs-Boltzmann-Verteilung!

5 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Visualisierung der Gibbs-Boltzmann-Verteilung Energie U

6 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, 0. Hauptsatz der Thermodynamik Zwei Systeme im thermischen Gleichgewicht haben dieselbe Temperatur.

7 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Änderung der inneren Energie

8 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Änderung der inneren Energie

9 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Änderung der inneren Energie Änderung der Besetzungs- wahrscheinlichkeiten Änderung der Zustands- energien Definition: Entropie

10 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Entropie Energie U Entropie ist Maß für die Verteilung über Energien Entropie ist additiv, also extensive Zustandsgröße

11 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, Änderung der inneren Energie Änderung der Besetzungs- wahrscheinlichkeiten Änderung der Zustands- energien sonstige nichtthermische Energiezufuhr thermische Energiezufuhr

12 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, 1. Hauptsatz der Thermodynamik Energieerhaltung: Unter reversiblen Bedingungen: Wärme Entropieänderung: Statistische Entropiedefinition:

13 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, 2. Hauptsatz der Thermodynamik Statistische Entropiedefinition: Bei Herleitung Gibbs-Boltzmann: maximiere Im thermodynamischen Gleichgewicht: S = max Bei beliebigen Änderungen: dS 0 Bei irreversiblen Prozessen: dS > đQ/T

14 PC II für Biochemiker Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Prof. Dr. J. Enderlein, 3. Hauptsatz der Thermodynamik Statistische Entropiedefinition: Am absoluten Nullpunkt der Temperatur sind alle Freiheitsgrade eines Systems eingefroren: System befindet sich in einem einzigen Zustand Am absoluten Nullpunkt T = 0 ist S = 0 und (für ideale Kristalle)


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