Thermodynamik

Question 1

in welchem bezug steht temp. zur mittleren kinetischen Energie (kin. Gastheorie)

Answer 1

proportional, je höher sie wird, desto höhere kin. E haben auch Teilchen im mittel –> Teilchen stoßen sich mit höherem impuls ab, nehmen dadurch mehr raum ein

Question 2

wärme

Answer 2

form von energie, formelzeichen Q, einheit: joule

Question 3

übertragung von wärme

1. wärmeleitung
2. konvektion
3. temperaturstrahlung

Answer 3

1. in feststoffen oder ruhenden flüssigkeiten
2. materie wird bewegt, nicht die schwingung von teilchen zum nächsten (wie bei wärmeleitung)
3. kommt ohne materie aus, sonne kann durch leeren weltraum zu uns vordringen

Question 4

1. innere energie

U Formel, Bezug zu kin.E und Temp?

2. wärmekapazität c

Answer 4

1. Energien, die innerhalb des stoffes selbst gespeichert sind (kin. E + pot. E werden nicht dazugezählt)

U = n x E(kin), Einheit 1J

um temp. eines körpers zu erhöhen bzw. zu erniedrigen: bestimmte wärmemenge Q (Energie E) muss zugeführt/abgeführt werden

E = Q = c x T x m

2. Wärmemenge, die nötig ist, um die Temp. von 1kg Matierie um 1K zu erhöhen –> c = Q/T (J/K)

Question 5

spezifische wärmekapazität c

Answer 5

gibt an, wie viel wärme von einem körper aufgenommen bzw. abgegeben werden muss, damit Temp. von 1kg des stoffes um 1 kelvin ändert

c (spez.) = c/m (Masse) –> Q = m x c(spez) x T

Question 6

wärmekraftmaschinen

1. Funktion
2. Bsp

Answer 6

1. system, die wärmeenergie + chem. energie in mechanische energie umwandelt –> wird für mech. arbeit genutzt

bestimmte stoffe werden vom zustand höherer temp. in zustand niedriger temp. gebracht

–> dem heißen medium wird wärme entzogen, dem kühleren wärme zugeführt –> mech. E. W wird dabei abgegeben

2. Verbrennungsmotoren (automotore), Gas- bzw. Dampfturbinen

Question 7

gegenteil wärmekraftmaschinen

Answer 7

kraftwärmemaschinen: wandeln mech. E in Wärme um

Question 8

Wirkungsgrad Wärmekraftmaschine

Answer 8

Angabe, wie effizient eine Maschine arbeitet –> Quotient aus Nutzenergie E(ab) (die durch den motor nutzbar gemacht wird) + der zugeführten Energie E(zu) = E(ab)/E(zu),

Quotient stets kleiner als 1, keine maschine arbeitet zu 100% effizient

Question 9

Hauptsätze der Thermodynamik (Wärme und Arbeit, innere energie U)

1. Hauptsatz
2. Hauptsatz
3. Hauptsatz

Answer 9

1. die änderung (zunahme) er inneren Energie eines Systems entspricht der summe der arbeit aus zugeführter wärme und am system verrichteter Arbeit –> U kann erhöhrt werden, indem man system erwärmt (Q zuführt) oder Arbeit W daran verrichtet

U = Q + W = Q -p x V
(ein perpetuum mobile erster art ist nicht möglich)

2. in einem abgeschlossenen system nimmt entropie niemals ab, sie kann nur zunehmen oder konstant bleiben

–> wärme geht immer von wärmeren auf kälteres objekt, Entropie steigt stets

3. es ist nicht möglich, ein system bis zum absoluten Nullpunkt ( 0K) zu kühlen

Question 10

zustandsformen der materie (phasen/Aggregatzustände)

Phase

Answer 10

homogener teil der materie, der von einer anderen phase durch eine grenzfläche getrennt ist (Phasengrenze)

fest
flüssig
gasförmig

Question 11

mehrere phasen in einem gemisch = heterogen

1. Emulsion:
2. Suspension:
3. Aerosol:
4. Gemenge

Answer 11

1. flüssig/flüssig
2. fest/flüssig
3. fest, flüssig/gasförmig
4. fest / fest

Question 12

übergänge

1. erstarren
2. schmelzen
3. verdampfen
4. kondensieren
5. sublimieren
6. resublimieren

Answer 12

1. flüssig –> fest
2. fest –> flüssig
3. flüssig –> gasförmig
4. gasförmig –> flüssig
5. fest –> gasförmig
6. gasförmig –> fest

Question 13

kin. E = 0

Answer 13

keine schwingungen, absoluter nullpunkt

Question 14

teilchen im festen stoff?

Metalle, salze, molekulare bindungen

Answer 14

haben feste plätze, werden von unterschiedl. kräften in positiion gehalten

Metalle: elektrostatische Anziehungskräfte

Salze: wechselwirkungen, die ionengitter verursachen

molekulare bindungen: intermolekulare wechselwirkungen

Question 15

feststoffe (3)

Answer 15

• lassen sich nicht komprimieren ( kein platz zw. molekülen) + form definiert
• flüssigkeiten und gase passen sich behältnis an
• wenn temp. höher: T. schwingen stärker, bleiben aber am platz, stoff schmizt, wenn kin. E anziehungkräfte überwunden hat

Question 16

flüssige Stoffe (3)

Answer 16

• teilchen können sich frei bewegen, gleiten aneinander vorbei
• form nicht definiert + nicht komprimierbar
• bei weiterem erwärmen: teilchen lösen sich voneinander
• -> flsg. wird gasförmig (siedet)

Question 17

hohe Anziehungskräfte = ?

Answer 17

hohe schmelz. / hohe siedetemp.

Question 18

gase

Answer 18

keine definierte Form, kein definiertes volumen, komprimierbar, anz.kräfte sind überwunden, bewegen sich frei, keinen festen platz = Brownsche Molekularbewegung

Question 19

langkettige CH-Ketten

Answer 19

starke van-der-waals-kräfte –> hohe schmelztemp!

Question 20

verbindungen mit wasserstoffbrücken

Answer 20

höhere schmelztemp. als verbindung mit niedrigen van-der-waals-kräften, bewirken dass wasser bei raumtemp. flüssig und nicht gasförmig ist

Question 21

was passiert wenn man bei einer siedenden flüssigeit die temp. erhöhtß

Answer 21

bleibt gleich trotz energiezufuhr

Question 22

was passiert mit energie wenn flüssigkeit erstarrt?

Answer 22

wird frei

Question 23

diffusion

Answer 23

bewegung der stoffe vom ort hoher zum ort niedriger konz., erfordert keine energie, passiv

kann aber genutzt werden um energie zu gewinnen

Question 24

osmose

Answer 24

mehr farbmoleküle auf einer seite als auf anderen, getrennt durch semipermeable/selektivpermeable membran, lässt aber nur wasser passieren

konz.ausgleich soll stattfinden –> wasssermoleküle wandern von ort niedriger farbmolekül-konz. (hypotone seite) auf andere seite (hypertone seite)

Question 25

osmotischer druck

Answer 25

druck nimmt in hälfte zu, in der konz. an gelösten teilchen anfangs höher ist zu --> höherer osmotischer druck (steigende bewegung der T --> erhöhte Temp --> erhöhter osmotischer druck) daran können nur teilchen beitragen, die membran nicht passieren können = osmotisch wirksame teilchen --> osmotischer Druck hängt von konz. der osmotisch wirksamen teilchen ab!! wenn teilchen ganz normal membran überwinden können: Difussion

Question 26

anomalie des wassers was passiert mit körpern die dichter sind als flüssigkeit? wann hat wasser seine größte dichte?

Answer 26

sinken bei 4°C, dichte nimmt mit zunehmender temp ab, während V steigt --> bei ca. 4°C wassermoleküle grade so beweglich, so wenig H-Brücken, dass wasser hier das geringste volumen einnimmt --> bei kälter als 4°C: immer mehr H-Brücken, Wassermoleküle bestimmten Abstand voneinander, volumen des flüssigen wassers erhöht sich von 4°C bis 0°C, während Dichte abnimmt --> Eisberge schwimmen auf Wasser

Question 27

avogadro-konstante N(A)

Answer 27

in einem mol kohlenstoff (12 gramm des Kohlenstoffnuklids): 6,022x10^23

Question 28

0°C = wie viel kelvin?

Answer 28

273K

Question 29

temperatur def. auf was wirkt sie sich aus?

Answer 29

maß für mikroskopische bewegung der teilchen innerhalb eines stoffes, hängt von aggregatzustand + art der teilchen ab auf volumen eines stoffes + dichte + druck

Question 30

von was hängt schmelztemp, gefriertemp. + verdampfungstemp. ab?

Answer 30

vom herrschenden druck

Question 31

sublimieren, wann ist dieser übergang möglich?

Answer 31

fast nur bei niedrigem druck

Question 32

von was hängt aggregatzustand ab?

Answer 32

art des stoffes, temp. + druck

Question 33

mechanische Arbeit W bei W > 0 bei W<0 formel

Answer 33

bei W > 0: man führt E hinzu, drückt gefäß zusammen --> mech. Kompression bei W<0: System breitet sich aus (expandiert), E. wird entnommen negative zugeführte E. bedeutet abgeführte E. W = -p x V --> proportional zum volumen

Question 34

Wärmeenergie Q bei Q>0 bei Q<0

Answer 34

bei Q>0: E. wird hinzugeführt bei Q<0: neg. E bedeutet E.abfuhr