Physikalische Chemie und ihre rechnerische Anwendung — Thermodynamik —: Eine Einführung für Studierende und Praktiker

Zur Einführung.- A. Allgemeine Begriffe und Voraussetzungen.- §1. Symbolik.- §2. Maßsysteme, Einheiten, Dimensionen, Konstanten.- § 3. Zustände, Phasen, homogene und heterogene Systeme.- §4. Zustandsgrößen: (Menge), Temperatur, Volumen, Druck, (Zusammensetzung); die Aktivität.- §5. Zustandsgieichungen (thermische).- a) Gasgesetze, Zusjandsgleichungen idealer Gase.- Allgemeine Zustandsgleichung für ideale Gase S. 13. — Lösungen und Zu-standsgleichung idealer Gase S. 13. — Ideales und reales Gasverhalten S. 14..- b) Zustandsgieichung realer Gase.- Theorem der übereinstimmenden Zustände S. 15. — Boyle-Temperatur S. 16..- Kalorische oder thermodynamische Zustandsgieichungen.- §6. Arten und Erscheinungsformen der Energie.- § 7. Wege der Zustandsänderungen.- Partielle Änderungen der Zustandsgrößen S. 19. — Isotherme und adiabatische Zustandsänderungen idealer Gase S. 20. — Reversible Prozesse S. 21. — Irreversible Prozesse S. 22..- B. Die energetischen Größen (Zustandsfunktionen) und ihre Verkettung.- § 8. Die Hauptsätze der Thermodynamik.- a) Erster Hauptsatz (Energieerhaltungssatz).- b) Zweiter Hauptsatz (Entropiesatz).- Verbindung des 1. und 2. Hauptsatzes, die Helmholtzsche Gleichung.- c) Dritter Hauptsatz (Nernstscher Wärmesatz).- § 9. Die energetischen Größen (Zustandsfunktionen) von Einzelstoffen (einphasigen Systemen).- 1. Wärmekapazität, Spezifische Wärmen und Molwärmen cv, cp (Cv, Cp).- Spezielles: Ideale Gase S. 27. — Reale Gase S. 28. — Flüssigkeiten S. 29. — Festkörper S. 29..- 2. Energieinhalt (Innere Energie) u, u — u0(U, U—U0), Enthalpie h, h—h0 (H, H — H0).- Spezielles: Ideale Gase S. 36. — Reale Gase S. 37. — Flüssigkeiten S. 38. — Festkörper S. 38..- 3. Entropie s (S) [auch sp, Sp und sv, Sv].- Nullpunktsentropie und Entropiekonstante S. 42. — Spezielles: Festkörper S. 44. — Flüssigkeiten S. 45 — Gase S. 45..- 4. Gebundene Energie = reversible Wärme qrev (Qrev).- 5. Freie Energie f, f—f0 (F, F—F0), Freie Enthalpie g, g—g0 (G, G—G0).- Spezielles.- Übersicht 1. Thermodynamische Ableitungen und Zusammenhänge.- § 10. Die energetischen Umwandlungsgrößen (Reaktionsgrößen) 52 ?.- 1. Molwärmendifferenz ?Cp, ?Cv.- 2. Enthalpieänderung, Reaktionsenthalpie ? H, Energieinhaltsänderung, » Reaktionsenergie ? U, — Wärmetönungen, Reaktionswärmen bei konstantem Druck und konstantem Volumen.- Thermochemische Reaktionsgleichungen S. 54. — Bildungsenthalpie und Bildungsenergie (Bildungswärmen) S. 55. — Kirchhoff scher Satz S. 56..- 3. Entropieänderung, Reaktionsentropie ? S (= ? Sp), ? Sv und.- 4. Reversible Reaktionswärme ?Qrev = T ? S, bzw. (? Qrev)v = T? Sv.- 5. Änderung der Freien Enthalpie, Freie-Reaktionsenthalpie ? G, Änderung der Freien Energie, Freie-Reaktionsenergie ? U, (= Maximale Reaktionsarbeit, Affinität).- Normalwert der Freien-Reaktionsenthalpie ?NG, S. 61. —Die Helmholtz-Gibbssche Gleichung S. 61..- §11. Die energetischen Größen von Stoffen in Mischphasen.- Mischphasen S. 63. — Ideale und reale Mischungen S. 63. — Natur der gelösten Partikeln S. 64. — Zusammenhänge zwischen den Erscheinungen bei Mischphasenbildung realer Systeme S. 64..- 1. Partielle Größen und Partielle molare Größen.- Die Abhängigkeit der partiellen molaren Größen der Zusammensetzung, dem Molenbruch x; Freie Enthalpie, Entropie, Enthalpie, Molwärmen S. 67..- 2. Die Lösungs- und Verdünnungsenthalpien (-warmen) (différentielle und integrale).- Übersicht 2. Mischungs-, Lösungs- und Verdünnungsenthalpien und ihre gegenseitigen Beziehungen.- C. Gleichgewichte.- § 12. Physikalische Gleichgewichte, Phasengleichgewichte.- 1. Einstoffsysteme (Aggregatzustandsänderungen).- a) Verdampfen, Kondensieren.- Die Dampfdruckgleichung S. 76. — Die Dampfdruckkonstante, die Chemische Konstante S. 77..- a?) Sublimieren.- b) Schmelzen Erstarren.- c) ModifikationsWechsel.- Das Phasengesetz (die „Phasenregel“).- 2. Zweistoff-, Mehrstoffsysteme (insbesondere Phasengleichgewichte mit Lösungen).- a) Verdampfungsgleichgewichte binärer Systeme.- a1) Der Dampfdruck über einer flüssigen Mischphase (Lösung).- ?) ideales ?) reales Verhalten S. 81. — Die Dampfdruckerniedrigung (Raoultsches Gesetz) S. 82..- a2) Der Siedepunkt einer flüssigen Mischphase (Siedepunktserböhung).- b) Schmelzgleichgewichte binärer Systeme.- Der Gefrierpunkt einer flüssigen Mischphase (Gefrierpunktserniedrigung) S. 84..- c) LÖslichkeitsgleichgewichte binärer Systeme.- Löslichkeit S. 85. — Lösung eines Festkörpers S. 85. — Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit S. 86. — Lösung eines Gases (Henrysches Gesetz) S. 86; — Verteilung eines Stoffes zwischen zwei Lösungsmitteln (Nernst scher Verteilungssatz) S. 87..- § 13. Chemische Gleichgewichte.- 1. Gleichgewichte in homogenen Systemen.- Das Massenwirkungsgesetz (MWG) S. 88. — Die Gleichgewichtskonstante S. 90. — Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante S. 91. — Die Gleichgewichtszusammensetzung S. 92. — Dissoziationsgrad S. 92. — Bildungsgrad S. 92. — Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante S. 94. — Prinzip des kleinsten Zwanges S. 96. — Freie-Reaktionsenthalpie ? G (Affinität) und Gleichgewichtskonstante S. 96. — Beziehung zum Normalwert der Freien-Reaktionsenthalpie ?NG (Normalaffinität) S. 96. —Zusammengesetzte chemische Gleichgewichte S. 97..- 2. Chemische Gleichgewichte in heterogenen Systemen.- Übersicht 3. Die Konstanten des MWG; Ableitung und Abhängigkeiten.- Anwendungsteil.- D. Die praktische Auswertung der energetischen Größen und ihrer wechselseitigen Beziehungen.- §14. Die Übersichtsdarstellung der praktisch benutzten thermodynamischen Beziehungen.- 1. Die Übersicht für Einphasen-Emstoff-Systeme.- Übersicht 4. Schema der thermodynamischen Beziehungen für ein Einphasen-Einstoff-System.- 2. Die Übersicht für Reaktions-(Umwandlungs-)größen.- Übersicht 5. Schema der thermodynamischen Beziehungen für Umwandlungen, Reaktionen.- 3. Die allgemeine Übersicht für reales Verhalten.- Übersicht 6. Schema der thermodynamischen Beziehungen für reale Mischphasensysteme.- § 15. Die Anwendung der praktisch benutzten thermodynamischen Beziehungen in einem Modellbeispiel.- I. Die energetischen Daten der Einzelphasen des Stoffes Z.- II. Physikalische Umwandlungen. Die energetischen Daten für die Aggregat-zustandsänderungen des Stoffes Z.- III. Chemische Reaktionen. Die energetischen Daten für die Dissoziationsreaktion des zweiatomigen Gases Z2.- Das chemische Gleichgewicht.- IV. Die energetischen Größen bei bestimmtem Volumen und Umwandlungen (Reaktionen) bei konstantem Volumen.- §16. Die Anwendung der thermodynamischen Beziehungen bei realem Mischphasenverhalten in einem „Modellbeispiel Lösung“.- 1. Die Effekte und energetischen Größen bei Bildung einer realen Mischphase (beim Lösen und Verdünnen).- 2. Phasengleichgewichte des Mischphasensystems.- 3. Chemische Reaktionen mit Mischphasenkomponenten.- E. Übungsbeispiele und Aufgaben.- F. Tabellenanhang.- Symbole, Konstanten, Einheiten.- Energetische Daten von Einzelstoffen, physikalischen Umwandlungen und Bildungsreaktionen.- Gleichgewichtsdaten.- Mathematischer Formelanhang.- Literaturhinweis.