Institut für Physikalische und Theoretische Chemie

TU-Braunschweig

7.  Übungsblatt zur Vorlesung Physikalische Chemie I

- Thermodynamik, Kinetik -

Sommersemester 2006

Prof. Dr. K.-H. Gericke, Dipl. Chem. Jan Frähmcke, Dipl. Chem. Sebastian Kauczok

 

 

 

 

 

 

1) Geben Sie unter Verwendung der Eulerschen Kettenformel und der Maxwellschen Beziehungen (∂p/∂S)_V und (∂V/∂S)_p in Abhängigkeit von C_v, C_p, α und κ an.

 

 

 

 

2) Der reversibel geführte Kreisprozess einer Wärmekraftmaschine mit einem idealen Gas als Arbeitssubstanz soll aus zwei Isothermen (T = T₁ und T = T₂ < T₁) und zwei Isobaren (p = p₁ und p = p₂ < p₁) bestehen (Clapeyron-Kreisprozess).

a) Der Prozess werde in der folgenden Richtung gefahren:

p₁, T₂, V₁ à p₁, V₂, T₁ (isobar), gefolgt von p₁, V₂, T₁ à p₂, V₃, T₁ (isotherm), u.s.w..

Skizzieren Sie den Verlauf im P,V-Diagramm!

b) Geben Sie Ausdrücke für ΔW, ΔQ und ΔS für die einzelnen Schritte an und entscheiden Sie, ob Arbeit geleistet/aufgenommen und Wärme abgegeben/aufgenommen wird bzw. in welcher Richtung sich die Entropie ändert!

c) Skizzieren Sie den Verlauf  im S,T-Diagramm!

Wie viel Arbeit wird insgesamt geleistet und wie ist die Gesamtentropieänderung?

 

 

 

 

3) Bei einem neu entwickelten Kunststoff beobachtet man eine Druckabhängigkeit des Volumens nach dem Gesetz V = V₀ exp(-p/p₀), wobei p₀ eine beliebige Konstante ist und V₀ das Volumen bei p = 0 ist. Berechnen Sie die freie Enthalpie in Abhängigkeit vom Druck. In welcher Richtung ändert sich der Zustand des komprimierten Kunststoffes spontan? Wie verhält sich das System, falls der Kunststoff dem Gesetz V = V₀/(1 + p/p₀) gehorcht?