Verfügbarkeit: Physikalische Chemie kompakt

Physikalische Chemie kompakt:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Lauth, Jakob Günter 1970- (VerfasserIn)
Weitere Verfasser:	Jungmann, Stephanie (IllustratorIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin Springer Spektrum [2022]
Schlagworte:	Physikalische Chemie Physikalische Chemie Nebenfächler Nebenfach Chemie Physikalische Chemie kompakt Thermodyamik Nebenfach Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXIV, 263 Seiten Illustrationen, Diagramme (teilweise farbig)
ISBN:	9783662645871 3662645874

Internformat

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Datensatz im Suchindex

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 ZUSTANDSAENDERUNGEN . 1 1.1 MOTIVATION . 1 1.2 WIE BESCHREIBT DIE THERMODYNAMIK DIE KNALLGASREAKTION? . 1 13 WIE BESCHREIBEN WIR DEN ZUSTAND EINES SYSTEMS? . 3 1.4 WIE VIELE ANGABEN BENOETIGEN WIR ZUR BESCHREIBUNG EINES SYSTEMS? . 4 1.5 WIE BESCHREIBEN WIR EINEN PROZESS MIT THERMODYNAMISCHEN GROESSEN? . 5 1.6 WIE VERAENDERT SICH DIE ENERGIE WAEHREND EINES PROZESSES? . 6 1.7 WIE VERAENDERT SICH DAS CHAOS (ENTROPIE) WAEHREND EINES PROZESSES? . 7 1.8 WIE VERAENDERT SICH DIE INSTABILITAET WAEHREND EINES PROZESSES? . 8 1.9 WELCHES VORZEICHEN HABEN DIE PROZESSGROESSEN WAERME UND ARBEIT? . 9 1.10 WIE MESSEN WIR WAERME? . 9 1.11 WIE MESSEN WIR ARBEIT? . 11 1.12 WIE BESCHREIBEN WIR EINEN PROZESS THERMODYNAMISCH? . 12 1.13 ZUSAMMENFASSUNG . 13 1.14 TESTFRAGEN . 14 1.15 UEBUNGSAUFGABEN. 15 2 GASE . 17 2.1 MOTIVATION . 17 2.2 WO FINDEN WIR YYIDEALE " UND YYREALE" GASE IM ZUSTANDSDIAGRAMM? . 17 2.3 WIE VERHALTEN SICH GASE BEI VOLUMENAENDERUNG? . 19 2.4 WIE VERHALTEN SICH GASE BEI TEMPERATURAENDERUNG? . 20 2.5 WIE VERHALTEN SICH GASE BEI STOFFMENGENAENDERUNG? . 21 2.6 WIE BESCHREIBEN WIR DEN ZUSTAND EINES IDEALEN GASES? . 21 2.7 WIE BESCHREIBEN WIR EINE GASMISCHUNG? . 22 2.8 WELCHE ENERGIE BESITZEN GASTEILCHEN? . 23 2.9 WELCHE GESCHWINDIGKEIT BESITZEN GASTEILCHEN? . 24 2.10 WIE HAEUFIG KOLLIDIEREN GASTEILCHEN? . 25 VII VIII INHALTSVERZEICHNIS 2.11 WELCHE DISTANZ LEGEN GASTEILCHEN ZWISCHEN ZWEI ZUSAMMENSTOESSEN ZURUECK? . 26 2.12 WIE BESCHREIBEN WIR ABWEICHUNGEN VOM IDEALEN VERHALTEN? . 26 2.13 WAS PASSIERT BEI DER KOMPRESSION EINES GASES OBERHALB SEINER KRITISCHEN TEMPERATUR? . 28 2.14 WAS PASSIERT BEI DER KOMPRESSION EINES GASES UNTERHALB SEINER KRITISCHEN TEMPERATUR? . 28 2.15 WAS PASSIERT BEI DER ANNAEHERUNG AN DEN KRITISCHEN PUNKT? . 29 2.16 ZUSAMMENFASSUNG . 30 2.17 TESTFRAGEN . 31 2.18 UEBUNGSAUFGABEN . 33 3 THERMISCHES GLEICHGEWICHT . 35 3.1 MOTIVATION . 35 3.2 WO LIEGT DAS GLEICHGEWICHT UND WIE WEIT SIND WIR DAVON ENTFERNT? . 35 3.3 WIE SCHNELL GEHT EIN SYSTEM DURCH KONDUKTION INS GLEICHGEWICHT? . 37 3.4 WIE SCHNELL GEHT KONDUKTIVER WAERMETRANSPORT? . 38 3.5 WIE AENDERT SICH DAS TEMPERATURPROFIL?. 39 3.6 WIE GUT LEITET EIN (RUHENDES) GAS DIE WAERME? . 40 3.7 WIE SCHNELL GEHT DIFFUSION? . 40 3.8 WIE AENDERT SICH DAS KONZENTRATIONSPROFIL?. 41 3.9 WIE SCHNELL DIFFUNDIEREN GASE? . 42 3.10 WIE VERAENDERN SICH ENERGIE UND ENTROPIE BEIM WAERMETRANSPORT? . 42 3.11 WAS IST DIE INNERE ENERGIE UND WAS FORDERT DER ERSTE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK? . 44 3.12 WAS IST DIE ENTROPIE UND WAS FORDERT DER ZWEITE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK? . 45 3.13 WIE VIEL WAERME KOENNEN WIR IN ARBEIT UMWANDELN? . 46 3.14 WIE BERECHNEN WIR DEN WIRKUNGSGRAD EINER CARNOT MASCHINE AUS DEN HAUPTSAETZEN? . 48 3.15 ZUSAMMENFASSUNG . 49 3.16 TESTFRAGEN . 50 3.17 UEBUNGSAUFGABEN . 51 4 AFFINITAET . 53 4.1 MOTIVATION . 53 4.2 WIE VIEL INNERE ENERGIE STECKT IN EINEM SYSTEM? . 53 4.3 WIE KOENNEN WIR DIE INNERE ENERGIE MESSEN? . 55 4.4 WIE MACHEN WIR AUS DER ISOBAREN WAERME EINE ZUSTANDSGROESSE? . 55 4.5 WAS IST ENTHALPIE? . 56 4.6 WANN VERAENDERT SICH DIE ENTHALPIE? . 57 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.7 IST DIE ENTHALPIEAENDERUNG VOM WEG ABHAENGIG? . 57 4.8 WIE VIEL ENTHALPIE STECKT IN EINEM MOLEKUEL BZW. IN EINER CHEMISCHEN BINDUNG? . 58 4.9 WIE AENDERT SICH DIE ENTHALPIE BEI EINER REAKTION? . 59 4.10 WAS IST DIE ENTROPIE? . 60 4.11 WIE KOENNEN WIR DIE ENTROPIE MESSEN ? . 61 4.12 WANN AENDERT SICH DIE ENTROPIE? . 62 4.13 WIE AENDERT SICH DIE ENTROPIE BEI EINER REAKTION? . 62 4.14 WIE ERHALTEN WIR AUS DEN HAUPTSAETZEN DIE FREIE ENTHALPIE ALS MASS FUER DIE AFFINITAET? . 63 4.15 WANN AENDERT SICH DIE FREIE ENTHALPIE? . 64 4.16 WIE AENDERT SICH DIE FREIE ENTHALPIE WAEHREND EINER REAKTION? . 65 4.17 WIE KLASSIFIZIEREN WIR EINEN PROZESS THERMODYNAMISCH? . 66 4.18 ZUSAMMENFASSUNG . 66 4.19 TESTFRAGEN . 67 4.20 UEBUNGSAUFGABEN . 68 5 CHEMISCHES GLEICHGEWICHT . 71 5.1 MOTIVATION . 71 5.2 WIE QUANTIFIZIEREN WIR DIE LAGE DES GLEICHGEWICHTS? . 71 5.3 WIE KLASSIFIZIEREN WIR EINEN PROZESS MIT THERMODYNAMISCHEN KENNGROESSEN? . 71 5.4 IST DIE ENERGIE MIT UNS? . 73 5.5 IST DIE ENTROPIE MIT UNS? . 74 5.6 WIE BERECHNEN WIR DEN STANDARDANTRIEB (STANDARD-AFFINITAET)? . 75 5.7 IST DIE FREIE ENTHALPIE MIT UNS? . 75 5.8 WIE FORMULIEREN WIR DIE THERMODYNAMISCHE GLEICHGEWICHTSKONSTANTE? . 76 5.9 WIE BERECHNEN WIR DIE THERMODYNAMISCHE GLEICHGEWICHTSKONSTANTE? . 77 5.10 WIE KLASSIFIZIEREN WIR EINEN PROZESS IN EINEM ENTROPIE/ ENTHALPIE-DIAGRAMM? . 78 5.11 WIE VERAENDERT DIE TEMPERATUR STANDARDANTRIEB UND GLEICHGEWICHTSKONSTANTE? . 79 5.12 WIE KOENNEN WIR DIE LAGE EINES GLEICHGEWICHTS VERAENDERN? . 80 5.13 WIE KOENNEN WIR ENDERGONISCHE REAKTIONEN ERZWINGEN? . 81 5.14 ZUSAMMENFASSUNG . 82 5.15 TESTFRAGEN . 83 5.16 UEBUNGSAUFGABEN . 84 6 DAMPFDRUCK . 87 6.1 MOTIVATION . 87 6.2 WAS IST DER DAMPFDRUCK? . 87 6.3 WANN SIND ZWEI PHASEN IM GLEICHGEWICHT?. 89 X INHALTSVERZEICHNIS 6.4 WELCHE FAKTOREN BEEINFLUSSEN DEN DAMPFDRUCK? . 90 6.5 WIE SIEHT DAS DAMPFDRUCKDIAGRAMM EINES REINEN STOFFES AUS? . 91 6.6 WIE KOENNEN WIRD DIE DAMPFDRUCKKURVE MATHEMATISCH BESCHREIBEN? . 93 6.7 WIE KOENNEN WIR DIE DAMPFDRUCKKURVE AUSWERTEN? . 93 6.8 HABEN FESTSTOFFE EINEN DAMPFDRUCK? . 93 6.9 WIE KOENNEN WIR DIE ZUSAMMENSETZUNG EINER MISCHUNG BESCHREIBEN? . 95 6.10 WIE VERTEILT SICH DAS LOESEMITTEL ZWISCHEN FLUESSIGKEIT UND GASPHASE? . 96 6.11 WIE VERTEILT SICH DER GELOESTE STOFF ZWISCHEN FLUESSIGKEIT UND GASPHASE? . 97 6.12 WIE VERTEILT SICH EIN GELOESTER STOFF ZWISCHEN ZWEI FLUESSIGPHASEN? . 99 6.13 ZUSAMMENFASSUNG . 100 6.14 TESTFRAGEN . 101 6.15 UEBUNGSAUFGABEN . 102 7 LOESUNGEN . 105 7.1 MOTIVATION . 105 7.2 WIE KOENNEN WIR DIE ZUSAMMENSETZUNG EINER MISCHUNG ANGEBEN? . 105 7.3 WIE KOENNEN WIR DIE ZUSAMMENSETZUNG EINER ELEKTROLYTLOESUNG ANGEBEN? . 105 7.4 WIE GUT VERTRAGEN SICH ZWEI KOMPONENTEN A UND B? . 108 7.5 WIE BESCHREIBEN WIR EINEN MISCHPROZESS THERMODYNAMISCH? . 109 7.6 BEI WELCHER TEMPERATUR SIEDET EINE LOESUNG? . 109 7.7 BEI WELCHER TEMPERATUR GEFRIERT EINE LOESUNG? . 110 7.8 WARUM WANDERT DAS LOESEMITTEL IN DIE KONZENTRIERTERE LOESUNG? . 111 7.9 WO BEGEGNET UNS DER OSMOTISCHE DRUCK IN NATUR UND TECHNIK? . 112 7.10 ZUSAMMENFASSUNG . 113 7.11 TESTFRAGEN . 114 7.12 UEBUNGSAUFGABEN . 115 8 PHASENDIAGRAMME . 117 8.1 MOTIVATION . 117 8.2 WIE BESCHREIBEN WIR EIN ZWEIKOMPONENTENSYSTEM? . 117 8.3 WIE SIEHT DAS PHASENDIAGRAMM EINES ZWEIKOMPONENTENSYSTEMS (2KS) AUS? . 117 8.4 WO FINDEN WIR IM 3D-PHASENDIAGRAMM EIN 2D-SIEDEDIAGRAMM? . 119 INHALTSVERZEICHNIS XI 8.5 BEI WELCHER TEMPERATUR BEGINNT EINE FLUESSIGE MISCHUNG ZU SIEDEN? . 120 8.6 BEI WELCHER TEMPERATUR BEGINNT EINE GASFOERMIGE MISCHUNG ZU KONDENSIEREN? . 120 8.7 WELCHE ZUSAMMENSETZUNG HAT DIE GASPHASE UEBER EINER SIEDENDEN MISCHUNG? . 122 8.8 WELCHE ZUSAMMENSETZUNG HAT DIE FLUESSIGPHASE, DIE AUS EINER GASPHASE KONDENSIERT? . 122 8.9 HETEROGENE BEREICHE IN PHASENDIAGRAMMEN: WELCHE PHASEN LIEGEN IN WELCHEN MENGEN VOR? . 123 8.10 WIE LESEN WIR DAS SIEDEDIAGRAMM EINER NICHTIDEALEN MISCHUNG? . 124 8.11 WIE LESEN WIR DAS SCHMELZDIAGRAMM EINES MISCHKRISTALLSYSTEMS? . 125 8.12 WIE SIEHT DAS SCHMELZDIAGRAMM AUS, WENN DIE FESTE PHASE EINE MISCHUNGSLUECKE BESITZT? . 125 8.13 WAS IST INKONGRUENTES SCHMELZEN? . 126 8.14 WIE STELLEN WIR DREIKOMPONENTENSYSTEME GRAFISCH DAR? . 127 8.15 WIE VERLAUFEN BINODALEN UND KONODEN IM GIBBS ' SCHEN PHASENDREIECK? . 128 8.16 ZUSAMMENFASSUNG . 129 8.17 TESTFRAGEN . 130 8.18 UEBUNGSAUFGABEN . 131 9 REAKTIONSKINETIK . 133 9.1 MOTIVATION . 133 9.2 HAT EIN PROZESS EINEN ANTRIEB? . 133 9.3 WIE SCHNELL VERLAEUFT EINE REAKTION? . 134 9.4 WELCHE FAKTOREN BEEINFLUSSEN DIE REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT? . 135 9.5 WIE KOENNEN WIR UNS EINE REAKTION AM MECHANISCHEN MODELL VERANSCHAULICHEN? . 137 9.6 WIE SIEHT DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVE BEI EINER REAKTION 0. ORDNUNG AUS? . 137 9.7 WIE SIEHT DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVE BEI EINER REAKTION 1. ORDNUNG AUS? . 139 9.8 WIE SIEHT DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVE BEI EINER REAKTION 2. ORDNUNG AUS? . 140 9.9 WIE AENDERT SICH DIE POTENZIELLE ENERGIE AUF DEM WEG VOM EDUKTMOLEKUEL ZUM PRODUKTMOLEKUEL? . 141 9.10 WIE BEEINFLUSST DIE TEMPERATUR DIE GESCHWINDIGKEIT EINER REAKTION? 143 9.11 WIE BERECHNEN WIR DIE KINETISCHEN KENNGROESSEN NACH ARRHENIUS? . 144 XII INHALTSVERZEICHNIS 9.12 WIE BEEINFLUSST DIE STABILITAET DES UEBERGANGSZUSTANDS DIE GESCHWINDIGKEIT? . 144 9.13 ZUSAMMENFASSUNG ZU KAPITEL 9 . 145 9.14 TESTFRAGEN . 147 9.15 UEBUNGSAUFGABEN . 148 10 REAKTIONSMECHANISMUS . 149 10.1 MOTIVATION . 149 10.2 WELCHE KINETISCHEN KENNGROESSEN BESITZT EINE EINFACHE REAKTION A- B ? . 149 10.3 AUS WELCHEN ELEMENTARREAKTIONEN BESTEHT EINE REAKTION? . 150 10.4 WELCHE MECHANISMEN KOENNEN WIR AUS ZWEI ELEMENTAR REAKTIONEN KOMBINIEREN? . 151 10.5 WIE BESCHREIBEN WIR DEN MECHANISMUS EINER GLEICHGEWICHTSREAKTION? . 152 10.6 WIE KOENNEN WIR EINE GLEICHGEWICHTSREAKTION IM MODELL ABBILDEN? 153 10.7 WIE SEHEN DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVEN BEI EINER GLEICHGEWICHTSREAKTION AUS? . 153 10.8 WIE IST DER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN KINETIK UND THERMODYNAMIK BEI EINER GLEICHGEWICHTSREAKTION? . 154 10.9 WIE BESCHREIBEN WIR DEN MECHANISMUS EINER FOLGEREAKTION? . 155 10.10 WIE KOENNEN WIR EINE FOLGEREAKTION IM MODELL ABBILDEN? . 155 10.11 WIE SEHEN DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVEN BEI EINER FOLGEREAKTION AUS? . 156 10.12 IST DAS ZWISCHENPRODUKT STABIL ODER INSTABIL? . 157 10.13 WIE BESCHREIBEN WIR DEN MECHANISMUS EINER PARALLELREAKTION? . 158 10.14 WIE KOENNEN WIR EINE PARALLELREAKTION IM MODELL ABBILDEN? . 158 10.15 WIE SEHEN DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVEN BEI EINER PARALLELREAKTION AUS? . 158 10.16 ENTSTEHT DAS KINETISCHE ODER DAS THERMODYNAMISCHE PRODUKT? . 160 10.17 ZUSAMMENFASSUNG . 161 10.18 TESTFRAGEN . 162 10.19 UEBUNGSAUFGABEN . 163 11 LEITFAEHIGKEIT . 165 11.1 MOTIVATION . 165 11.2 WIE FUNKTIONIERT DER LADUNGSTRANSPORT IN EINEM ELEKTRONENLEITER? . 165 11.3 WIE FUNKTIONIERT DER LADUNGSTRANSPORT IN EINEM LONENLEITER? . 167 11.4 WIE SIEHT DIE STRUKTUR EINES ELEKTROLYTEN AUS? . 167 11.5 WIE GROSS IST DIE EFFEKTIVE KONZENTRATION (AKTIVITAET) EINES ELEKTROLYTEN? . 168 INHALTSVERZEICHNIS XIII 11.6 WIE MESSEN WIR DIE ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN? . 169 11.7 WIE ERHALTEN WIR AUS DER SPEZIFISCHEN LEITFAEHIGKEIT DIE MOLARE LEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN? . 170 11.8 WIE AENDERT SICH DIE MOLARE LEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN BEIM VERDUENNEN? . 171 11.9 WIE KOENNEN WIR DIE GRENZLEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN BERECHNEN? . 172 11.10 WIE IST DER BEITRAG DES KATIONS BZW. ANIONS ZUR LEITFAEHIGKEIT? . 173 11.11 WIE SCHNELL BEWEGT SICH EIN ION IM ELEKTRISCHEN FELD? . 174 11.12 ZUSAMMENFASSUNG . 175 11.13 TESTFRAGEN . 176 11.14 UEBUNGSAUFGABEN . 177 12 ELEKTRODEN . 179 12.1 MOTIVATION . 179 12.2 WIE PASSIERT BEIM TRANSPORT VON ELEKTRONEN IN DEN ELEKTROLYTEN? . 179 12.3 WIE PASSIERT BEIM TRANSPORT VON ELEKTRONEN AUS DEM ELEKTROLYTEN? . 181 12.4 WIE VIEL STOFFUMSATZ PASSIERT AN DEN ELEKTRODEN? . 181 12.5 WIE GROSS IST DER POTENZIALSPRUNG AN DER PHASENGRENZE METALL/ELEKTROLYT? . 182 12.6 WIE HAENGT DAS ELEKTRODENPOTENZIAL VON DER KONZENTRATION AB? . 184 12.7 WIE NUTZEN WIR DIE SPANNUNGSREIHE? . 185 12.8 WIE BESCHREIBEN WIR EINE ELEKTRODE ERSTER ART (METALL/METALLSALZ)? . 185 12.9 WIE BESCHREIBEN WIR EINE GASELEKTRODE? . 186 12.10 WIE ERMITTELN WIR VORZEICHEN UND BETRAG DER LEERLAUFSPANNUNG (YYEMK " )? . 187 12.11 WIE UNTERSCHEIDEN SICH EINE SPONTANE REDOXREAKTION VON EINER GALVANI ' SCHEN ZELLE? . 188 12.12 WIE GROSS IST DER POTENZIALSPRUNG AN EINER SEMIPERMEABLEN MEMBRAN? . 190 12.13 ZUSAMMENFASSUNG . 191 12.14 TESTFRAGEN . 192 12.15 UEBUNGSAUFGABEN. 193 13 SERVICETEIL (ANHANG) . 195 13.1 LOESUNGEN DER TESTS UND UEBUNGSAUFGABEN . 195 13.2 KLASSISCHE PRAKTIKUMSVERSUCHE DER PHYSIKALISCHEN CHEMIE . 223 13.3 LINKS UND QR-CODES ZU DEN MULTIMEDIA-KURSEN . 245 13.4 VORSCHLAEGE ZUR GESTALTUNG DER WORKSHOPS . 246 XIV INHALTSVERZEICHNIS 13.5 ABKUERZUNGSVERZEICHNIS . 252 13.6 NATURKONSTANTEN UND EINHEITEN . 255 13.7 BINDUNGSENTHALPIEN . 255 13.8 THERMODYNAMISCHE DATEN . 255 13.9 EIGENSCHAFTEN VON GASEN . 260 13.10 ANTOINE-GLEICHUNG UND PARAMETER . 260 13.11 LONENLEITFAEHIGKEITEN . 260 13.12 SPANNUNGSREIHE . 260 LITERATUR . 263
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS 1 ZUSTANDSAENDERUNGEN . 1 1.1 MOTIVATION . 1 1.2 WIE BESCHREIBT DIE THERMODYNAMIK DIE KNALLGASREAKTION? . 1 13 WIE BESCHREIBEN WIR DEN ZUSTAND EINES SYSTEMS? . 3 1.4 WIE VIELE ANGABEN BENOETIGEN WIR ZUR BESCHREIBUNG EINES SYSTEMS? . 4 1.5 WIE BESCHREIBEN WIR EINEN PROZESS MIT THERMODYNAMISCHEN GROESSEN? . 5 1.6 WIE VERAENDERT SICH DIE ENERGIE WAEHREND EINES PROZESSES? . 6 1.7 WIE VERAENDERT SICH DAS CHAOS (ENTROPIE) WAEHREND EINES PROZESSES? . 7 1.8 WIE VERAENDERT SICH DIE INSTABILITAET WAEHREND EINES PROZESSES? . 8 1.9 WELCHES VORZEICHEN HABEN DIE PROZESSGROESSEN WAERME UND ARBEIT? . 9 1.10 WIE MESSEN WIR WAERME? . 9 1.11 WIE MESSEN WIR ARBEIT? . 11 1.12 WIE BESCHREIBEN WIR EINEN PROZESS THERMODYNAMISCH? . 12 1.13 ZUSAMMENFASSUNG . 13 1.14 TESTFRAGEN . 14 1.15 UEBUNGSAUFGABEN. 15 2 GASE . 17 2.1 MOTIVATION . 17 2.2 WO FINDEN WIR YYIDEALE " UND YYREALE" GASE IM ZUSTANDSDIAGRAMM? . 17 2.3 WIE VERHALTEN SICH GASE BEI VOLUMENAENDERUNG? . 19 2.4 WIE VERHALTEN SICH GASE BEI TEMPERATURAENDERUNG? . 20 2.5 WIE VERHALTEN SICH GASE BEI STOFFMENGENAENDERUNG? . 21 2.6 WIE BESCHREIBEN WIR DEN ZUSTAND EINES IDEALEN GASES? . 21 2.7 WIE BESCHREIBEN WIR EINE GASMISCHUNG? . 22 2.8 WELCHE ENERGIE BESITZEN GASTEILCHEN? . 23 2.9 WELCHE GESCHWINDIGKEIT BESITZEN GASTEILCHEN? . 24 2.10 WIE HAEUFIG KOLLIDIEREN GASTEILCHEN? . 25 VII VIII INHALTSVERZEICHNIS 2.11 WELCHE DISTANZ LEGEN GASTEILCHEN ZWISCHEN ZWEI ZUSAMMENSTOESSEN ZURUECK? . 26 2.12 WIE BESCHREIBEN WIR ABWEICHUNGEN VOM IDEALEN VERHALTEN? . 26 2.13 WAS PASSIERT BEI DER KOMPRESSION EINES GASES OBERHALB SEINER KRITISCHEN TEMPERATUR? . 28 2.14 WAS PASSIERT BEI DER KOMPRESSION EINES GASES UNTERHALB SEINER KRITISCHEN TEMPERATUR? . 28 2.15 WAS PASSIERT BEI DER ANNAEHERUNG AN DEN KRITISCHEN PUNKT? . 29 2.16 ZUSAMMENFASSUNG . 30 2.17 TESTFRAGEN . 31 2.18 UEBUNGSAUFGABEN . 33 3 THERMISCHES GLEICHGEWICHT . 35 3.1 MOTIVATION . 35 3.2 WO LIEGT DAS GLEICHGEWICHT UND WIE WEIT SIND WIR DAVON ENTFERNT? . 35 3.3 WIE SCHNELL GEHT EIN SYSTEM DURCH KONDUKTION INS GLEICHGEWICHT? . 37 3.4 WIE SCHNELL GEHT KONDUKTIVER WAERMETRANSPORT? . 38 3.5 WIE AENDERT SICH DAS TEMPERATURPROFIL?. 39 3.6 WIE GUT LEITET EIN (RUHENDES) GAS DIE WAERME? . 40 3.7 WIE SCHNELL GEHT DIFFUSION? . 40 3.8 WIE AENDERT SICH DAS KONZENTRATIONSPROFIL?. 41 3.9 WIE SCHNELL DIFFUNDIEREN GASE? . 42 3.10 WIE VERAENDERN SICH ENERGIE UND ENTROPIE BEIM WAERMETRANSPORT? . 42 3.11 WAS IST DIE INNERE ENERGIE UND WAS FORDERT DER ERSTE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK? . 44 3.12 WAS IST DIE ENTROPIE UND WAS FORDERT DER ZWEITE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK? . 45 3.13 WIE VIEL WAERME KOENNEN WIR IN ARBEIT UMWANDELN? . 46 3.14 WIE BERECHNEN WIR DEN WIRKUNGSGRAD EINER CARNOT MASCHINE AUS DEN HAUPTSAETZEN? . 48 3.15 ZUSAMMENFASSUNG . 49 3.16 TESTFRAGEN . 50 3.17 UEBUNGSAUFGABEN . 51 4 AFFINITAET . 53 4.1 MOTIVATION . 53 4.2 WIE VIEL INNERE ENERGIE STECKT IN EINEM SYSTEM? . 53 4.3 WIE KOENNEN WIR DIE INNERE ENERGIE MESSEN? . 55 4.4 WIE MACHEN WIR AUS DER ISOBAREN WAERME EINE ZUSTANDSGROESSE? . 55 4.5 WAS IST ENTHALPIE? . 56 4.6 WANN VERAENDERT SICH DIE ENTHALPIE? . 57 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.7 IST DIE ENTHALPIEAENDERUNG VOM WEG ABHAENGIG? . 57 4.8 WIE VIEL ENTHALPIE STECKT IN EINEM MOLEKUEL BZW. IN EINER CHEMISCHEN BINDUNG? . 58 4.9 WIE AENDERT SICH DIE ENTHALPIE BEI EINER REAKTION? . 59 4.10 WAS IST DIE ENTROPIE? . 60 4.11 WIE KOENNEN WIR DIE ENTROPIE MESSEN ? . 61 4.12 WANN AENDERT SICH DIE ENTROPIE? . 62 4.13 WIE AENDERT SICH DIE ENTROPIE BEI EINER REAKTION? . 62 4.14 WIE ERHALTEN WIR AUS DEN HAUPTSAETZEN DIE FREIE ENTHALPIE ALS MASS FUER DIE AFFINITAET? . 63 4.15 WANN AENDERT SICH DIE FREIE ENTHALPIE? . 64 4.16 WIE AENDERT SICH DIE FREIE ENTHALPIE WAEHREND EINER REAKTION? . 65 4.17 WIE KLASSIFIZIEREN WIR EINEN PROZESS THERMODYNAMISCH? . 66 4.18 ZUSAMMENFASSUNG . 66 4.19 TESTFRAGEN . 67 4.20 UEBUNGSAUFGABEN . 68 5 CHEMISCHES GLEICHGEWICHT . 71 5.1 MOTIVATION . 71 5.2 WIE QUANTIFIZIEREN WIR DIE LAGE DES GLEICHGEWICHTS? . 71 5.3 WIE KLASSIFIZIEREN WIR EINEN PROZESS MIT THERMODYNAMISCHEN KENNGROESSEN? . 71 5.4 IST DIE ENERGIE MIT UNS? . 73 5.5 IST DIE ENTROPIE MIT UNS? . 74 5.6 WIE BERECHNEN WIR DEN STANDARDANTRIEB (STANDARD-AFFINITAET)? . 75 5.7 IST DIE FREIE ENTHALPIE MIT UNS? . 75 5.8 WIE FORMULIEREN WIR DIE THERMODYNAMISCHE GLEICHGEWICHTSKONSTANTE? . 76 5.9 WIE BERECHNEN WIR DIE THERMODYNAMISCHE GLEICHGEWICHTSKONSTANTE? . 77 5.10 WIE KLASSIFIZIEREN WIR EINEN PROZESS IN EINEM ENTROPIE/ ENTHALPIE-DIAGRAMM? . 78 5.11 WIE VERAENDERT DIE TEMPERATUR STANDARDANTRIEB UND GLEICHGEWICHTSKONSTANTE? . 79 5.12 WIE KOENNEN WIR DIE LAGE EINES GLEICHGEWICHTS VERAENDERN? . 80 5.13 WIE KOENNEN WIR ENDERGONISCHE REAKTIONEN ERZWINGEN? . 81 5.14 ZUSAMMENFASSUNG . 82 5.15 TESTFRAGEN . 83 5.16 UEBUNGSAUFGABEN . 84 6 DAMPFDRUCK . 87 6.1 MOTIVATION . 87 6.2 WAS IST DER DAMPFDRUCK? . 87 6.3 WANN SIND ZWEI PHASEN IM GLEICHGEWICHT?. 89 X INHALTSVERZEICHNIS 6.4 WELCHE FAKTOREN BEEINFLUSSEN DEN DAMPFDRUCK? . 90 6.5 WIE SIEHT DAS DAMPFDRUCKDIAGRAMM EINES REINEN STOFFES AUS? . 91 6.6 WIE KOENNEN WIRD DIE DAMPFDRUCKKURVE MATHEMATISCH BESCHREIBEN? . 93 6.7 WIE KOENNEN WIR DIE DAMPFDRUCKKURVE AUSWERTEN? . 93 6.8 HABEN FESTSTOFFE EINEN DAMPFDRUCK? . 93 6.9 WIE KOENNEN WIR DIE ZUSAMMENSETZUNG EINER MISCHUNG BESCHREIBEN? . 95 6.10 WIE VERTEILT SICH DAS LOESEMITTEL ZWISCHEN FLUESSIGKEIT UND GASPHASE? . 96 6.11 WIE VERTEILT SICH DER GELOESTE STOFF ZWISCHEN FLUESSIGKEIT UND GASPHASE? . 97 6.12 WIE VERTEILT SICH EIN GELOESTER STOFF ZWISCHEN ZWEI FLUESSIGPHASEN? . 99 6.13 ZUSAMMENFASSUNG . 100 6.14 TESTFRAGEN . 101 6.15 UEBUNGSAUFGABEN . 102 7 LOESUNGEN . 105 7.1 MOTIVATION . 105 7.2 WIE KOENNEN WIR DIE ZUSAMMENSETZUNG EINER MISCHUNG ANGEBEN? . 105 7.3 WIE KOENNEN WIR DIE ZUSAMMENSETZUNG EINER ELEKTROLYTLOESUNG ANGEBEN? . 105 7.4 WIE GUT VERTRAGEN SICH ZWEI KOMPONENTEN A UND B? . 108 7.5 WIE BESCHREIBEN WIR EINEN MISCHPROZESS THERMODYNAMISCH? . 109 7.6 BEI WELCHER TEMPERATUR SIEDET EINE LOESUNG? . 109 7.7 BEI WELCHER TEMPERATUR GEFRIERT EINE LOESUNG? . 110 7.8 WARUM WANDERT DAS LOESEMITTEL IN DIE KONZENTRIERTERE LOESUNG? . 111 7.9 WO BEGEGNET UNS DER OSMOTISCHE DRUCK IN NATUR UND TECHNIK? . 112 7.10 ZUSAMMENFASSUNG . 113 7.11 TESTFRAGEN . 114 7.12 UEBUNGSAUFGABEN . 115 8 PHASENDIAGRAMME . 117 8.1 MOTIVATION . 117 8.2 WIE BESCHREIBEN WIR EIN ZWEIKOMPONENTENSYSTEM? . 117 8.3 WIE SIEHT DAS PHASENDIAGRAMM EINES ZWEIKOMPONENTENSYSTEMS (2KS) AUS? . 117 8.4 WO FINDEN WIR IM 3D-PHASENDIAGRAMM EIN 2D-SIEDEDIAGRAMM? . 119 INHALTSVERZEICHNIS XI 8.5 BEI WELCHER TEMPERATUR BEGINNT EINE FLUESSIGE MISCHUNG ZU SIEDEN? . 120 8.6 BEI WELCHER TEMPERATUR BEGINNT EINE GASFOERMIGE MISCHUNG ZU KONDENSIEREN? . 120 8.7 WELCHE ZUSAMMENSETZUNG HAT DIE GASPHASE UEBER EINER SIEDENDEN MISCHUNG? . 122 8.8 WELCHE ZUSAMMENSETZUNG HAT DIE FLUESSIGPHASE, DIE AUS EINER GASPHASE KONDENSIERT? . 122 8.9 HETEROGENE BEREICHE IN PHASENDIAGRAMMEN: WELCHE PHASEN LIEGEN IN WELCHEN MENGEN VOR? . 123 8.10 WIE LESEN WIR DAS SIEDEDIAGRAMM EINER NICHTIDEALEN MISCHUNG? . 124 8.11 WIE LESEN WIR DAS SCHMELZDIAGRAMM EINES MISCHKRISTALLSYSTEMS? . 125 8.12 WIE SIEHT DAS SCHMELZDIAGRAMM AUS, WENN DIE FESTE PHASE EINE MISCHUNGSLUECKE BESITZT? . 125 8.13 WAS IST INKONGRUENTES SCHMELZEN? . 126 8.14 WIE STELLEN WIR DREIKOMPONENTENSYSTEME GRAFISCH DAR? . 127 8.15 WIE VERLAUFEN BINODALEN UND KONODEN IM GIBBS ' SCHEN PHASENDREIECK? . 128 8.16 ZUSAMMENFASSUNG . 129 8.17 TESTFRAGEN . 130 8.18 UEBUNGSAUFGABEN . 131 9 REAKTIONSKINETIK . 133 9.1 MOTIVATION . 133 9.2 HAT EIN PROZESS EINEN ANTRIEB? . 133 9.3 WIE SCHNELL VERLAEUFT EINE REAKTION? . 134 9.4 WELCHE FAKTOREN BEEINFLUSSEN DIE REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT? . 135 9.5 WIE KOENNEN WIR UNS EINE REAKTION AM MECHANISCHEN MODELL VERANSCHAULICHEN? . 137 9.6 WIE SIEHT DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVE BEI EINER REAKTION 0. ORDNUNG AUS? . 137 9.7 WIE SIEHT DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVE BEI EINER REAKTION 1. ORDNUNG AUS? . 139 9.8 WIE SIEHT DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVE BEI EINER REAKTION 2. ORDNUNG AUS? . 140 9.9 WIE AENDERT SICH DIE POTENZIELLE ENERGIE AUF DEM WEG VOM EDUKTMOLEKUEL ZUM PRODUKTMOLEKUEL? . 141 9.10 WIE BEEINFLUSST DIE TEMPERATUR DIE GESCHWINDIGKEIT EINER REAKTION? 143 9.11 WIE BERECHNEN WIR DIE KINETISCHEN KENNGROESSEN NACH ARRHENIUS? . 144 XII INHALTSVERZEICHNIS 9.12 WIE BEEINFLUSST DIE STABILITAET DES UEBERGANGSZUSTANDS DIE GESCHWINDIGKEIT? . 144 9.13 ZUSAMMENFASSUNG ZU KAPITEL 9 . 145 9.14 TESTFRAGEN . 147 9.15 UEBUNGSAUFGABEN . 148 10 REAKTIONSMECHANISMUS . 149 10.1 MOTIVATION . 149 10.2 WELCHE KINETISCHEN KENNGROESSEN BESITZT EINE EINFACHE REAKTION A- B ? . 149 10.3 AUS WELCHEN ELEMENTARREAKTIONEN BESTEHT EINE REAKTION? . 150 10.4 WELCHE MECHANISMEN KOENNEN WIR AUS ZWEI ELEMENTAR REAKTIONEN KOMBINIEREN? . 151 10.5 WIE BESCHREIBEN WIR DEN MECHANISMUS EINER GLEICHGEWICHTSREAKTION? . 152 10.6 WIE KOENNEN WIR EINE GLEICHGEWICHTSREAKTION IM MODELL ABBILDEN? 153 10.7 WIE SEHEN DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVEN BEI EINER GLEICHGEWICHTSREAKTION AUS? . 153 10.8 WIE IST DER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN KINETIK UND THERMODYNAMIK BEI EINER GLEICHGEWICHTSREAKTION? . 154 10.9 WIE BESCHREIBEN WIR DEN MECHANISMUS EINER FOLGEREAKTION? . 155 10.10 WIE KOENNEN WIR EINE FOLGEREAKTION IM MODELL ABBILDEN? . 155 10.11 WIE SEHEN DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVEN BEI EINER FOLGEREAKTION AUS? . 156 10.12 IST DAS ZWISCHENPRODUKT STABIL ODER INSTABIL? . 157 10.13 WIE BESCHREIBEN WIR DEN MECHANISMUS EINER PARALLELREAKTION? . 158 10.14 WIE KOENNEN WIR EINE PARALLELREAKTION IM MODELL ABBILDEN? . 158 10.15 WIE SEHEN DIE KONZENTRATIONS-ZEIT-KURVEN BEI EINER PARALLELREAKTION AUS? . 158 10.16 ENTSTEHT DAS KINETISCHE ODER DAS THERMODYNAMISCHE PRODUKT? . 160 10.17 ZUSAMMENFASSUNG . 161 10.18 TESTFRAGEN . 162 10.19 UEBUNGSAUFGABEN . 163 11 LEITFAEHIGKEIT . 165 11.1 MOTIVATION . 165 11.2 WIE FUNKTIONIERT DER LADUNGSTRANSPORT IN EINEM ELEKTRONENLEITER? . 165 11.3 WIE FUNKTIONIERT DER LADUNGSTRANSPORT IN EINEM LONENLEITER? . 167 11.4 WIE SIEHT DIE STRUKTUR EINES ELEKTROLYTEN AUS? . 167 11.5 WIE GROSS IST DIE EFFEKTIVE KONZENTRATION (AKTIVITAET) EINES ELEKTROLYTEN? . 168 INHALTSVERZEICHNIS XIII 11.6 WIE MESSEN WIR DIE ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN? . 169 11.7 WIE ERHALTEN WIR AUS DER SPEZIFISCHEN LEITFAEHIGKEIT DIE MOLARE LEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN? . 170 11.8 WIE AENDERT SICH DIE MOLARE LEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN BEIM VERDUENNEN? . 171 11.9 WIE KOENNEN WIR DIE GRENZLEITFAEHIGKEIT EINES ELEKTROLYTEN BERECHNEN? . 172 11.10 WIE IST DER BEITRAG DES KATIONS BZW. ANIONS ZUR LEITFAEHIGKEIT? . 173 11.11 WIE SCHNELL BEWEGT SICH EIN ION IM ELEKTRISCHEN FELD? . 174 11.12 ZUSAMMENFASSUNG . 175 11.13 TESTFRAGEN . 176 11.14 UEBUNGSAUFGABEN . 177 12 ELEKTRODEN . 179 12.1 MOTIVATION . 179 12.2 WIE PASSIERT BEIM TRANSPORT VON ELEKTRONEN IN DEN ELEKTROLYTEN? . 179 12.3 WIE PASSIERT BEIM TRANSPORT VON ELEKTRONEN AUS DEM ELEKTROLYTEN? . 181 12.4 WIE VIEL STOFFUMSATZ PASSIERT AN DEN ELEKTRODEN? . 181 12.5 WIE GROSS IST DER POTENZIALSPRUNG AN DER PHASENGRENZE METALL/ELEKTROLYT? . 182 12.6 WIE HAENGT DAS ELEKTRODENPOTENZIAL VON DER KONZENTRATION AB? . 184 12.7 WIE NUTZEN WIR DIE SPANNUNGSREIHE? . 185 12.8 WIE BESCHREIBEN WIR EINE ELEKTRODE ERSTER ART (METALL/METALLSALZ)? . 185 12.9 WIE BESCHREIBEN WIR EINE GASELEKTRODE? . 186 12.10 WIE ERMITTELN WIR VORZEICHEN UND BETRAG DER LEERLAUFSPANNUNG (YYEMK " )? . 187 12.11 WIE UNTERSCHEIDEN SICH EINE SPONTANE REDOXREAKTION VON EINER GALVANI ' SCHEN ZELLE? . 188 12.12 WIE GROSS IST DER POTENZIALSPRUNG AN EINER SEMIPERMEABLEN MEMBRAN? . 190 12.13 ZUSAMMENFASSUNG . 191 12.14 TESTFRAGEN . 192 12.15 UEBUNGSAUFGABEN. 193 13 SERVICETEIL (ANHANG) . 195 13.1 LOESUNGEN DER TESTS UND UEBUNGSAUFGABEN . 195 13.2 KLASSISCHE PRAKTIKUMSVERSUCHE DER PHYSIKALISCHEN CHEMIE . 223 13.3 LINKS UND QR-CODES ZU DEN MULTIMEDIA-KURSEN . 245 13.4 VORSCHLAEGE ZUR GESTALTUNG DER WORKSHOPS . 246 XIV INHALTSVERZEICHNIS 13.5 ABKUERZUNGSVERZEICHNIS . 252 13.6 NATURKONSTANTEN UND EINHEITEN . 255 13.7 BINDUNGSENTHALPIEN . 255 13.8 THERMODYNAMISCHE DATEN . 255 13.9 EIGENSCHAFTEN VON GASEN . 260 13.10 ANTOINE-GLEICHUNG UND PARAMETER . 260 13.11 LONENLEITFAEHIGKEITEN . 260 13.12 SPANNUNGSREIHE . 260 LITERATUR . 263
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