Chemische Thermodynamik (eBook)

Grundlagen, Übungen, Lösungen

Walter Schreiter (Autor)

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2014 | 2. überarb. Aufl.
564 Seiten
De Gruyter (Verlag)
978-3-11-033107-3 (ISBN)

Infos

the second, expanded edition of this textbook offers an even more detailed, readable, and understandable presentation of the fundamentals of chemical thermodynamics. Over 450 questions and exercises deal with topics that include ideal and real gases, homogeneous and heterogeneous chemical equilibrium reactions, phase equilibria, and bioenergetics, providing the student with comprehensive materials for study and practice.

Walter Schreiter, Erfurt, Germany.

Autor

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Walter Schreiter, Erfurt, Germany.

Inhalt

Verwendete Symbole und Größen 13
1 Theoretische Grundlagen 17
1.1 Nullter Hauptsatz der Thermodynamik und die thermische Zustandsgleichung 17
1.2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik und die kalorische Zustandsgleichung 28
1.3 Zweiter und dritter Hauptsatz der Thermodynamik, die Entropie und die kanonische Zustandsgleichung 43
1.4 PartiellemolareGrößen 54
1.5 Thermodynamische Potenziale 60
1.6 Thermodynamisches Gleichgewicht 68
1.6.1 Grundlagen und Sonderfälle 68
1.6.2 Thermodynamik binärer Zweiphasensysteme 77
1.7 HeterogeneGleichgewichte binärer Systeme 93
1.7.1 Einführung 93
1.7.2 Binäre Systeme „flüssig-flüssig“ 93
1.7.3 Binäre Systeme „flüssig-gasförmig“ 95
1.7.4 Binäre Systeme „flüssig-fest“ 108
1.8 HeterogeneGleichgewichte ternärer Systeme 118
1.8.1 Die Darstellung der Zusammensetzung einer ternären Mischung 118
1.8.2 Ternäre Systeme aus drei flüssigen Komponenten 120
1.8.3 Ternäre Systememit festen Phasen 125
1.8.4 Wässrige Lösungen von zwei Salzen 128
2 Fragen ohne Antwort 133
2.1 Der Zustand eines Systems 133
2.2 Der nullte Hauptsatz und die thermische Zustandsgleichung der Stoffe 134
2.3 Der ersteHauptsatz – Energie 135
2.4 Entropie 138
2.5 Thermodynamische Potenziale, Gibbs-Helmholtz-Gleichungen und Kriterien der Verlaufsrichtung chemischer Reaktionen 139
2.6 Reaktionsisotherme, -isobare und -isochore 139
2.7 Nernst’sche Gleichung 140
2.8 Heterogene chemischeGleichgewichtsreaktionen 141
2.9 Partielle molare Größen und thermodynamisches Gleichgewicht, Phasenübergänge 141
2.10 Phasengleichgewichte binärer Systeme 143
2.11 Phasengleichgewichte ternärer Systeme 145
3 Fragenmit Antwort 151
3.1 Der Zustand eines Systems 151
3.2 Der nullte Hauptsatz und die thermische Zustandsgleichung der Stoffe 159
3.3 Der ersteHauptsatz – Energie 172
3.4 Entropie 196
3.5 Thermodynamische Potenziale, Gibbs-Helmholtz-Gleichungen und Kriterien der Verlaufsrichtung chemischer Reaktionen 204
3.6 Reaktionsisotherme, -isobare und -isochore 209
3.7 Nernst’sche Gleichung 221
3.8 Heterogene chemischeGleichgewichtsreaktionen 223
3.9 Partielle molare Größen und thermodynamisches Gleichgewicht, Phasenübergänge 226
3.10 Phasengleichgewichte binärer Systeme 239
3.11 Phasengleichgewichte ternärer Systeme 254
4 Aufgaben ohne Lösung 271
4.1 Ideale und reale Gase 271
4.2 Osmotischer Druck idealer Lösungen 275
4.3 Joule-Thomson-Effekt 275
4.4 Arbeit 275
4.4.1 Volumenarbeit 275
4.4.2 OsmotischeArbeit 276
4.4.3 Oberflächenarbeit 276
4.4.4 ElektrischeArbeit 277
4.4.5 MagnetischeArbeit 279
4.4.6 MechanischeArbeit 281
4.5 Innere Energie und Enthalpie 281
4.6 Kalorimetrie 284
4.7 Satz vonHess 289
4.8 Entropie 292
4.9 Wirkungsgrad und Leistungszahl 294
4.10 Atomkraft und ihre Alternativen im Spektrum der Energieerzeugung 296
4.11 Homogene chemische Gleichgewichtsreaktionen 297
4.11.1 Stickstoffverbindungen (N2, NH3, NOx) 297
4.11.2 Kohlenstoff-Verbindungen (COx,KWS undDerivate) 302
4.11.3 Schwefel-Verbindungen (SOx, SFx) 308
4.11.4 Halogenwasserstoffe 309
4.11.5 Redoxreaktionen 310
4.11.6 Säure-Base-Reaktionen 313
4.12 Heterogene chemischeGleichgewichtsreaktionen 315
4.12.1 Kohlenstoff-Verbindungen und CaSO4-Hydrate 315
4.12.2 Fällungsreaktionen 317
4.12.3 Metalloxide 318
4.12.4 Verteilung eines Stoffes zwischen zwei Phasen 319
4.13 Phasengleichgewichte und Phasensysteme 321
4.13.1 Phasenübergänge, Siedepunkterhöhung, Gefrierpunkterniedrigung, Molmassebestimmung 321
4.13.2 Einkomponenten-Mehrphasensysteme 324
4.13.3 Zweikomponenten-Zweiphasensysteme (Binäre Systeme) 326
4.13.4 Ternäre Systeme 328
4.14 Bioenergetik 330
4.14.1 Enzyme 330
4.14.2 Energieumsatz 333
4.14.3 Stoffwechsel 335
5 Lösungen 345
5.1 Ideale und reale Gase 345
5.2 Osmotischer Druck idealer Lösungen 352
5.3 Joule-Thomson-Effekt 352
5.4 Arbeit 353
5.4.1 Volumenarbeit 353
5.4.2 OsmotischeArbeit 355
5.4.3 Oberflächenarbeit 356
5.4.4 ElektrischeArbeit 357
5.4.5 MagnetischeArbeit 360
5.4.6 MechanischeArbeit 363
5.5 Innere Energie undEnthalpie 366
5.6 Kalorimetrie 373
5.7 Satz vonHess 382
5.8 Entropie 386
5.9 Wirkungsgrad und Leistungszahl 390
5.10 Atomkraft und ihre Alternativen im Spektrum der Energieerzeugung 393
5.11 Homogene chemischeGleichgewichtsreaktionen 404
5.11.1 Stickstoffverbindungen (N2, NH3, NOx) 404
5.11.2 Kohlenstoff-Verbindungen (COx,KWS undDerivate) 420
5.11.3 Schwefel-Verbindungen (SOx, SFx) 436
5.11.4 Halogenwasserstoffe 438
5.11.5 Redoxreaktionen 440
5.11.6 Säure-Base-Reaktionen 449
5.12 Heterogene chemischeGleichgewichtsreaktionen 452
5.12.1 Kohlenstoff-Verbindungen und CaSO4-Hydrate 452
5.12.2 Fällungsreaktionen 457
5.12.3 Metalloxide 459
5.12.4 Verteilung eines Stoffes zwischen zwei Phasen 461
5.13 Phasengleichgewichte und Phasensysteme 464
5.13.1 Phasenübergänge, Siedepunkterhöhung, Gefrierpunkterniedrigung, Molmassebestimmung 464
5.13.2 Einkomponenten-Mehrphasensysteme 472
5.13.3 Zweikomponenten-Zweiphasensysteme (Binäre Systeme) 475
5.13.4 Ternäre Systeme 479
5.14 Bioenergetik 484
5.14.1 Enzyme 484
5.14.2 Energieumsatz 494
5.14.3 Stoffwechsel 499
6 Strukturbilder und Zyklen 531
Literaturverzeichnis 539
Abbildungsverzeichnis 541
Tabellenverzeichnis 549
Namenregister 551
Sachregister 553

Rezensionen

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"[I]n einer auffallend gut strukturierten Weise, veranschaulicht [dieses Buch] mit vielen Skizzen und Phasendiagrammen sowie erklärendem, gut lesbarem Text mit dem Ziel, die notwendige mathematische Beschreibung der nicht ganz einfachen Thermodynamik zu verdeutlichen. […]All diejenigen Leser, die Wissen durch Verständnis erschließen, wird dieses Buch ein guter Helfer sein."
Horst Kreimes in Chemie und Schule 1/2011

"Die Antworten zu den Verständnisfragen sind klar und gut erläutert, so dass eine vernünftige Lernkontrolle gewährleistet wird. Außerdem ist das Lehrbuch didaktisch gut aufgearbeitet, weil nach einer erfolgreichen Verständnisabfrage Rechenübungen mit dazugehörigen Lösungen in zwei darauffolgenden Kapiteln angeboten werden."
Dennis Neffgen für RWTH Aachen Fachschaft Chemie (2010)

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 12.12.2014
• Reihe/Serie: De Gruyter Studium
• Zusatzinfo: 220 b/w ill., 26 b/w tbl.
• Verlagsort: Berlin/Boston
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie ► Physikalische Chemie
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Bioenergetics • Bioenergetics, chemical equilibrium, gases, thermochemistry, thermodynamics • Bioenergetik • chemical equilibrium • Chemisches Gleichgewicht • Gase • gases • Thermochemie • thermochemistry • thermodynamics • Thermodynamik
• ISBN-10: 3-11-033107-1 / 3110331071
• ISBN-13: 978-3-11-033107-3 / 9783110331073