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Themen der Vorlesung Physikalische Chemie im Pharmaziestudium Gleichgewicht GrundlagenTemperatur, Druck, Energie, Entropie, Freie Enthalpie Hauptsätze.

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2 Themen der Vorlesung Physikalische Chemie im Pharmaziestudium Gleichgewicht GrundlagenTemperatur, Druck, Energie, Entropie, Freie Enthalpie Hauptsätze der Thermodynamik, Gibbs-Helmholtz-Glg. Phasenübergänge1-3 KomponentenPhasendiagramme, Gibbsche Phasenregel GrenzflächenBenetzen, Spreiten, Kapillareffekt Kapillardruck, Young-Gleichung Veränderung TransportWärmeleitung, Diffusion, elektrische Leitung, Viskosität Transportgleichungen, Stefan-Boltzmann-Gesetz ReaktionskinetikReaktionsordnung, zusammengesetzte Reaktionen, Katalyse, Geschwindigkeitsgesetze, Arrheniusgleichung, Geschwindigkeits- konstanten

3 Aktuelle Lehrbücher P. Atkins, Physikalische Chemie G. Wedler, Lehrbuch der Physikalische Chemie T. Engel, P. Reid, Physikalische Chemie T. Engel, G. Drobny, P. Reid, Physical Chemistry for the Life Sciences R.J. Silbey, R.A. Alberty, M.G. Bawendi, Physical Chemistry Speziell im Pharmaziestudium Leuenberger, Martin: Physikalische Pharmazie Läuger, Stark, Adam : Physikalische Chemie und Biophysik

4 Temperaturskalen und Fixpunkte Celsius-Temperaturskala θ °C schmelzendes Eis -siedendes Wasser Linerar interpolieren (?): (Quecksilber-Glas-Thermometer 28,7 °C Alkohol-Glas-Thermometer 28,8 °C) Drahtwiderstand stoffunabhängige absolute Temperaturskala: thermodynamische Temperaturskala T/K = θ/°C

5 Fahrenheitskala

6 Ideales Gas

7 Partielle Ableitungen: Zwei Variable

8 EnergieartProdukt ausEinheit Wärmeenergie C* T 1 cal = 4,184 J B.T.U. = 1,055 kJ chemische EnergieJ, cal potenzielle mechanische EnergieF*sNm Kompressionsenergie (Gas)p*dVPa*m³ kinetische mechanische Energiem/2* v²kg*(m/s)² Oberflächenenergie (s.u.) *A Nm elektrische EnergieU*I*t=q*U1 VAs=1Ws 1 J=1 Ws = 1 VAs = 1 Nm = 1 kg*m²/s² = 1 Pa m³ B.T.U. wird benutzt für die Abwärme elektrischer Geräte: 1 B.T.U./h = 0,28 W neue Einheit J: man kann alle anderen Energieformen in Wärme umwandeln, z.B. Reibungswärme: Umwandlung von mechanischer in Wärme-Energie ebenso chemische Energie (keine eigene Einheit) und elektrische Energie Ws.

9 Reversible und irreversible Expansion

10 Carnot-Prozess Beispiel für reversiblen Vorgang Kreisprozess aus adiabatischer und isothermer Expansion und Kompression

11 Funktionen von zwei Variablen: G(p,T) p/p 0 T / K G / J/mol

12 Jacobi-Determinanten: Definition und kürzen:

13 Ableitungsregeln und Jacobi-Determinante Konstante Parameter: Vertauschung von f und g bzw. X und y bedeutet Vertauschen von Zeilen oder Spalten, d.h. Vorzeichenwechsel. Daraus folgt die Kettenregel:

14 Van-der-Waals-Gleichung Kohlenstoffdioxid: -Trockeneis - Bei Raumtemperatur verflüssigbar

15 Dampfdruckkurve von Wasser Temperatur/°CDruck/mbarBedeutung 06auch Festkörper (Eis) hat Dampfdruck 1012Dampfdruck in der Atmosphäre 2023Vakuumverpackte Lebensmittel und bei RT 3042erhöhter Sättigungsdruck bei hoher Luftemperatur Auskondensieren von Wasser an kühlen Stellen 98943niedrigere Siedetemperatur in Höhenlagen, 70 mbar Druckabnahme 560 m Höhe über N.N Siedepunkt bei Normaldruck Schnellkochtopf Autoklav: sterilisieren: Verdampfung bei höherem Druck, deshalb höhere Temperatur bei erhöhter Temperatur kritischer Punkt

16 Benzol-Toluol Dampfdruckkurven

17 Benzol-Toluol Phasendiagramm bei konstantem Druck x Toluol T / °C

18 Dampfdruckkurven von Ethanol und Wasser p / Torr T / °C

19 Spezifische Wärme des QM Oszillators Wasserdampf, XXX Daten gezeichnet nach --- ν=3000 cm -1, T Einstein = 4300 K T / T Einstein c osz / R


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