Einführung in die Chemie (Deutsch)

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• absolute nullDie niedrigste Temperatur, die theoretisch möglich ist.
• entropiE thermodynamische Eigenschaft, die das Maß für die Wärmeenergie eines Systems pro Temperatureinheit ist, die für nützliche Arbeiten nicht verfügbar ist.

System oder Umgebung

Um Verwirrung zu vermeiden, diskutieren Wissenschaftler thermodynamische Werte in Bezug auf ein System und seine Umgebung., Alles, was nicht Teil des Systems ist, bildet seine Umgebung. Das system und die Umgebung sind durch eine Grenze getrennt. Wenn das System beispielsweise ein Mol eines Gases in einem Behälter ist, ist die Grenze einfach die Innenwand des Behälters selbst. Alles außerhalb der Grenze wird als Umgebung betrachtet, zu der auch der Container selbst gehören würde.

Die Grenze muss klar definiert sein, damit man klar sagen kann, ob sich ein bestimmter Teil der Welt im System oder in der Umgebung befindet., Wenn Materie die Grenze nicht überschreiten kann, soll das System geschlossen sein; andernfalls ist es offen. Ein geschlossenes System kann immer noch Energie mit der Umgebung austauschen, es sei denn, das System ist isoliert, In diesem Fall können weder Materie noch Energie die Grenze überschreiten.,

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik, auch als Gesetz der Energieeinsparung bekannt, besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann.kann nur von einem Formular in ein anderes übertragen oder geändert werden. Zum Beispiel scheint das Einschalten eines Lichts Energie zu erzeugen; Es ist jedoch elektrische Energie, die umgewandelt wird.,

Eine Möglichkeit, den ersten Hauptsatz der Thermodynamik auszudrücken, besteht darin, dass jede Änderung der inneren Energie (∆E) eines Systems durch die Summe der Wärme (q), die über seine Grenzen fließt, und der Arbeit (w) des Systems durch die Umgebung gegeben wird:

\/E = q + w

Dieses Gesetz besagt, dass es zwei Arten von Prozessen gibt, Wärme und Arbeit, die zu einer Änderung der inneren Energie eines Systems führen können., Da sowohl Wärme als auch Arbeit gemessen und quantifiziert werden können, muss jede Änderung der Energie eines Systems zu einer entsprechenden Änderung der Energie der Umgebung außerhalb des Systems führen. Mit anderen Worten, Energie kann nicht erzeugt oder zerstört werden. Wenn Wärme in ein System fließt oder die Umgebung daran arbeitet, erhöht sich die innere Energie und das Vorzeichen von q und w ist positiv. Umgekehrt wird der Wärmefluss aus dem System oder die Arbeit des Systems (an der Umgebung) zu Lasten der internen Energie gehen, und q und w werden daher negativ sein.,

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie eines isolierten Systems immer zunimmt. Isolierte Systeme entwickeln sich spontan zum thermischen Gleichgewicht-dem Zustand der maximalen Entropie des Systems. Einfacher ausgedrückt: Die Entropie des Universums (das ultimative isolierte System) nimmt nur zu und niemals ab.

Eine einfache Möglichkeit, an den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu denken, besteht darin, dass ein Raum, wenn er nicht gereinigt und aufgeräumt wird, mit der Zeit immer unordentlicher und ungeordneter wird – unabhängig davon, wie vorsichtig man ihn sauber hält., Wenn der Raum gereinigt wird, nimmt seine Entropie ab, aber der Aufwand, ihn zu reinigen, hat zu einer Zunahme der Entropie außerhalb des Raums geführt, die den Entropieverlust übersteigt.

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass sich die Entropie eines Systems einem konstanten Wert nähert, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt nähert. Die Entropie eines Systems bei absolutem Nullpunkt ist typischerweise Null und wird in allen Fällen nur durch die Anzahl der verschiedenen Grundzustände bestimmt, die es hat., Insbesondere ist die Entropie einer reinen kristallinen Substanz (perfekte Ordnung) bei absoluter Nulltemperatur Null. Diese Aussage gilt, wenn der perfekte Kristall nur einen Zustand mit minimaler Energie hat.

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