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Leitprogramm Grundlagen der Thermodynamik Seite 1

ETH Institut fuumlr Verhaltenswissenschaften

Departement Chemie

Leitprogramm

Grundlagen der Thermodynamik

Fach Chemie

Schultyp Gymnasium letztes Jahr vor der Matur Schwerpunktfach

Vorkenntnisse Kenntnisse uumlber Atome und Molekuumlle Physik der Kraumlfte

mathematische Behandlung von Gleichungen

physikalische Einheiten und Umrechnungen

Bearbeitungsdauern Fundamentum 7 Lektionen Additum 2 Lektionen

Autor Lars Muumlller 03-906-880 D-CHAB Chemieingenieurwissenschaften

Ruchwiesenstrasse 16 8404 Winterthur larsvcsethzch

Betreuer Dr Klemens Koch Dorfstrasse 13 2572 Sutz kochklesisunibech

Fassung vom Freitag 29 September 2006 (keine Schulerprobung)



E Einfuumlhrung

In diesem Leitprogramm sollen Sie die Grundlagen der Thermodynamik kennen

lernen Die Thermodynamik baut auf vier Grundpfeilern den vier Hauptsaumltzen auf

Dies sind die grundlegenden Gesetzmaumlssigkeiten die immer beachtet werden

muumlssen Sie werden diese Hauptsaumltze kennen lernen und anwenden Sie werden

merken dass diese Grundsaumltze auch im alltaumlglichen Leben allgegenwaumlrtig sind und

speziell in den Naturwissenschaften tief verankert sind

Am Anfang geht es darum Temperatur Waumlrme und Energie zu definieren und

Zusammenhaumlnge zu erstellen Dann geht das Leitprogramm detaillierter auf die

Themen der Thermodynamik in der Chemie ein auf das Abschaumltzen von Reaktionen

und das Berechnen von benoumltigter oder freiwerdender Energie

Mit den erworbenen Kenntnissen werden Sie die Unmoumlglichkeit von Perpetua Mobilia

erkennen koumlnnen

Durch den Laborversuch werden Sie die Resultate die Sie berechnen bestaumltigen

koumlnnen und sich in Laborpraxis uumlben

Falls Sie noch Zeit fuumlr das Additum haben lernen Sie dort den Wirkungsgrad kennen

und wie man auf Grund dessen die Effizienz von Prozessen beurteilen kann


I Inhaltsverzeichnis

E Einfuumlhrung 3

I Inhaltsverzeichnis 4

1 Kapitel 1 Was ist Thermodynamik6

11 Wieso ein Leitprogramm6

12 Entstehung der Thermodynamik8

13 Die Bedeutung der Thermodynamik in der Chemie 9

14 Kontrollaufgaben 10

2 Kapitel 2 Das ideale Gas12

21 Das Modell12

22 Eigenschaften des idealen Gases13

23 Anwendungen des idealen Gasgesetzes15

Normalbedingungen [7]17

Umrechnungen [2] 18


25 Loumlsungen zu Kapitel 2 21

3 Kapitel 3 Was ist Temperatur 22

31 Die Temperatur 22

32 Temperaturen messen 24

33 Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Energie 25

Spezifische Waumlrmekapazitaumlten [7]31



4 Kapitel 4 Das Prinzip der Energieerhaltung36

41 Energieformen36

42 Arbeit37

43 Waumlrme (innere Energie)38

44 Potentielle Energie (Lageenergie)38

45 Kinetische Energie (Bewegungsenergie)38

46 Elektrische Energie 40

47 Exkurs Beispiele von Energieumwandlungen [7] 42




5 Kapitel 5 Entropie 47

51 Unordnung in der Natur Entropie47

52 Kreisprozesse [34]49

53 Die freie Enthalpie (auch Gibbs Energie) 51

54 Der dritte Hauptsatz53

55 Schlussfolgerungen 55

Absolute Standard-Entropien [1] 56



6 Kapitel 6 Additum Der Wirkungsgrad 62

61 Der Wirkungsgrad 62

62 Der Gesamtwirkungsgrad65

63 Der Carnot-Wirkungsgrad 66



L Literaturverzeichnis 73

X Lehrerteil 74

X1 Musterloumlsungen Kapitel 1 74







1 Kapitel 1 Was ist Thermodynamik

Lernziele

- Sie haben den Hintergrund und Anwendungsbereich der Thermodynamik

verstanden

- Sie koumlnnen Ihrer kleinen Schwester erklaumlren warum sich Menschen mit

Thermodynamik befassen

Zeit 1 Lektion

11 Wieso ein Leitprogramm

In diesem Leitprogramm werden Sie die Grundlagen der Thermodynamik kennen

lernen Die meisten Informationen stehen in diesem Bund Papier manchmal gibt es

aber auch Hinweise auf Buumlcher oder das Internet wo Sie etwas nachlesen koumlnnen

oder sollen Die Versuche sind ebenfalls hier beschrieben

Das Beste ist aber dass Sie in Ihrer eigenen

Arbeitsgeschwindigkeit vorgehen koumlnnen Am Anfang

jedes Kapitels steht jeweils wie viel Zeit gedacht ist

dies ist aber nur ein Richtwert Nehmen Sie sich die

Zeit die Sie brauchen um es wirklich zu verstehen

Wenn Sie Fragen haben dann fragen Sie die

Lehrperson die das Leitprogramm betreut

Das Ziel des Leitprogramms

Sie haben etwas gelernt

Am Ende jedes Kapitels gibt es eine kurze Kontrolle ob Sie alles verstanden haben

Dies sind vier Fragen die Sie selbstaumlndig loumlsen sollen Die Antworten schreiben Sie

entweder mit Bleistift auf die Linien oder auf ein separates Blatt

Dies ist Ihr persoumlnliches Leitprogramm Arbeiten Sie damit Sie koumlnnen wichtige

Textstellen mit Leuchtstift markieren sich zusaumltzliche Notizen am Rand

dazuschreiben (dazu ist der breite rechte Rand) usw


Durch das ganze Leitprogramm werden Sie die folgenden Piktogramme begleiten [9]

Lernaufgabe

Diese Aufgabe dient der Anwendung und Festigung des soeben

besprochenen Stoffes Loumlsen Sie die Aufgabe schriftlich und

kontrollieren Sie sie darauf mit den Loumlsungen aus dem Anhang

Denken Sie daran Sie helfen sich nicht wenn Sie zuerst die Loumlsung

anschauen Wenn etwas unklar ist fragen Sie lieber die Lehrperson

Kontrollaufgabe

Am Ende jedes Kapitels finden Sie einige solcher Aufgaben Loumlsen

Sie diese schriftlich und lassen Sie sie von der Lehrperson

kontrollieren

Wenn Sie alles begriffen haben gehen Sie zum naumlchsten Kapitel

Experiment

Wenn Sie dieses Zeichen sehen ist fuumlr Sie ein Experiment

vorbereitet Die Anleitung finden Sie im Leitprogramm Melden Sie

sich bei der Lehrperson diese wird dann Zweiergruppen bilden in

denen Sie das Experiment durchfuumlhren koumlnnen Achten Sie immer

auf die Sicherheitshinweise

Lektuumlre

Wenn Sie dieses Zeichen sehen finden Sie daneben eine Angabe

uumlber Literatur sei das ein Buch eine Zeitschrift oder das Internet

Finden Sie diese Lektuumlre und lesen Sie den entsprechenden

Abschnitt

Wichtig

Dieses Symbol steht neben Abschnitten die besonders wichtig sind

Merken Sie sich diese Es sind Schluumlsselpunkte des Verstaumlndnisses


12 Entstehung der Thermodynamik

Thermodynamik wird oft auch als Waumlrmelehre

bezeichnet Die Anfaumlnge reichen zuruumlck ins

19 Jahrhundert In dieser Zeit beschaumlftigte man

sich viel mit Dampfmaschinen (siehe Abbildung

rechts das erste funktionsfaumlhige Modell von

Thomas Newcomen 1712) [7]

Ganz fruumlher glaubte man dass Waumlrme ein Stoff sei

James Prescott Joule ein Brauereibesitzer

untersuchte 1841 die Waumlrmeentwicklung von

elektrischen Stroumlmen Dies brachte ihn spaumlter zur

Erforschung der Energie und Ausdehnung von

Gasen

Dampfmaschine nach Newcomen

1852 kam Joule zu der Erkenntnis dass Waumlrme kein Stoff sondern eine

Teilchenbewegung ist Damit wird er zu Recht als Begruumlnder der Thermodynamik

bezeichnet Noch heute ist die Einheit der Energie nach ihm benannt naumlmlich das

Joule Die alternative Einheit bdquoKalorieldquo hat sich in den Naturwissenschaften nicht

richtig durchgesetzt da es verschiedene Skalen gibt

In einer ersten Phase geht es also in der Thermodynamik darum was uumlberhaupt

Waumlrme ist Wie kann man Waumlrme messen Was fuumlr Auswirkungen hat Waumlrme Was

kann Waumlrme bewirken

Wenn man sich dann erst mal klar ist was Waumlrme ist beschaumlftigt man sich damit

wie man Waumlrme uumlbertragen und nutzen kann Wie laumlsst sich zum Beispiel die Energie

eines Feuers in Bewegungsenergie umwandeln Kann man Energie erzeugen Es

geht also in der Waumlrmelehre um die Faumlhigkeit von Waumlrme Arbeit zu verrichten

Die Wichtigkeit der Thermodynamik wird auch offensichtlich wenn man deren

Anwendungsbereich betrachtet So gehoumlrt sie klassisch zwar zur Physik hat aber

speziell in der Chemie einen hohen Stellenwert (siehe naumlchster Abschnitt) Ebenso ist


sie von grundlegender Bedeutung in allen anderen naturwissenschaftlichen Faumlchern

wie Biologie Oumlkologie Pharmazie etc

13 Die Bedeutung der Thermodynamik in der Chemie

Die Thermodynamik bildet eine wichtige Grundlage fuumlr alle chemischen Reaktionen

Es ist elementar zu wissen ob eine Reaktion ablaufen kann ob sie dies bdquoeinfach soldquo

man sagt spontan macht oder ob fuumlr die Reaktion Energie aufgewendet werden

muss Aber Vorsicht verwechseln Sie nicht Thermodynamik und Kinetik einer

Reaktion Die Thermodynamik bestimmt ob eine Reaktion Energie freisetzt oder

benoumltigt ob die Reaktion spontan ist oder nicht Die Kinetik jedoch legt fest wie

schnell eine Reaktion ablaumluft Ein einfaches Beispiel Sie wissen sicher dass sowohl

Diamant als auch Graphit aus einem Kohlenstoffgeruumlst bestehen Diamant wandelt

sich spontan also ohne Einfluss von Energie in Graphit um Dies ist die

Thermodynamik Sie werden fragen warum gibt es dann noch Diamant Dies ist nun

die Kinetik Der Vorgang der Umwandlung ist so langsam dass er keine wichtige

Rolle spielt

Fuumlr Reaktionen laumlsst sich nicht nur bestimmen ob sie spontan sind oder nicht wir

koumlnnen auch die Menge an Energie berechnen die benoumltigt oder frei wird Am

einfachsten ist es zu bestimmen wie viel Energie man braucht um zum Beispiel

einen Liter Wasser um 1 degC zu erwaumlrmen Haben Sie schon mal Salz in Wasser

aufgeloumlst Man kann messen dass sich dabei das Wasser abkuumlhlt Wenn man

Ammoniumchlorid in Wasser loumlst kann man die Abkuumlhlung sogar spuumlren Die Frage

ist nur um wie viel kuumlhlt sich das Wasser ab Auch dem werden wir in der

Thermodynamik nachgehen

Auch bestimmt die Thermodynamik das Einstellen von Gleichgewichten Wenn Sie

zum Beispiel in einem Glas Oumll und Wasser mischen passiert das folgende wenn Sie

fest schuumltteln werden sich die beiden Substanzen mischen Lassen Sie das Glas

darauf stehen trennen sich 2 Phasen Irgendwann scheinen die Phasen konstant

Dieser Punkt wird als Gleichgewicht bezeichnet Denn es findet immer noch ein

Austausch von Molekuumllen zwischen den Phasen statt Es gehen aber gleich viele

Molekuumlle Oumll in die Oumllphase wie aus ihr heraus darum sind die Phasen konstant

eben im Gleichgewicht Mit der Temperatur laumlsst sich nun dieses Gleichgewicht


beeinflussen dass heisst das Verhaumlltnis der Phasen laumlsst sich veraumlndern Auch das

ist Thermodynamik

In der chemischen Thermodynamik wollen wir wissen ob eine Reaktion

spontan ablaufen kann

Es interessiert uns ob eine Reaktion Energie benoumltigt oder abgibt und wie

viel Energie sie umsetzt So koumlnnen wir zB Explosionsgefahren

abschaumltzen

Wir wollen auch wissen wie wir mit Hilfe der Temperatur ein Gleichgewicht

beeinflussen koumlnnen

14 Kontrollaufgaben

Loumlsen Sie die folgenden beiden Fragen selbstaumlndig und schreiben Sie die Antworten

mit Bleistift auf die vorgegebenen Linien Ihre Lehrperson wird sie anschliessend

korrigieren und dann gehen Sie weiter zum naumlchsten Kapitel Wenn etwas unklar ist

nutzen Sie die Gelegenheit um Fragen zu stellen

1 Beschreiben Sie in eigenen Worten was fuumlr grundlegende Fragen die

Thermodynamik beantwortet (2 Saumltze)


2 Wann ist eine Reaktion spontan Kennen Sie ein Beispiel


2 Kapitel 2 Das ideale Gas Lernziele

- Sie koumlnnen die ideale Gasgleichung anwenden

- Sie koumlnnen das Modell eines idealen Gases beschreiben

Zeit 1 Lektion

Die Natur ist aus so vielen Zusammenhaumlngen aufgebaut dass sie sich nicht einfach

mathematisch beschreiben laumlsst Da man jedoch trotzdem mit mathematischen

Modellen rechnen moumlchte vereinfacht man die Modelle der Natur so weit bis der

Rechenaufwand vernuumlnftig ist und der Fehler in einem guten Rahmen liegt

Genau das wollen wir nun fuumlr Gase tun denn Gase spielen oft eine wichtige Rolle in

der Thermodynamik Wir leiten ein Modell fuumlr ideale Gase her

21 Das Modell

Ein Modell ist die Grundlage fuumlr mathematische Berechnungen Es beschreibt

Vereinfachungen und Annahmen die man macht Wir wollen nun ein Modell fuumlr das

ideale Gas entwickeln

Sie wissen dass ein Gas aus Molekuumllen besteht Diese bewegen sich mit hoher

Geschwindigkeit durch den Raum Dabei koumlnnen sie entweder gegen andere Teile

oder gegen die Gefaumlsswand stossen Die Molekuumlle sehen aber nicht die ganze Zeit

einen Nachbarn wie das in einer Fluumlssigkeit oder einem Feststoff der Fall ist Zuerst

wollen wir klaumlren aus was das ideale Gas besteht Wie ein reales Gas soll es aus

Molekuumllen (evtl nur einzelnen Atomen) bestehen die wir hier als Gasteilchen

bezeichnen Diese Gasteilchen sollen jedoch so unendlich klein sein dass sie kein

Volumen einnehmen Es seien ausdehnungslose Massenpunkte

Unser ideales Gas soll sich frei bewegen Das heisst es gibt keine Kraumlfte die auf das

Gas einwirken Die einzige Ausnahme bilden Zusammenstoumlsse das Gasteilchen

kann mit anderen Gasteilchen oder der Wand zusammenstossen Dabei aumlndert es

seine Richtung wie es Kugeln beim Billard tun


Das Gas befinde sich in einem Behaumllter der zur Vereinfachung ein rechteckiger

Kasten sei

Modell eines idealen Gases schematisch dargestellt

22 Eigenschaften des idealen Gases

1662 fand Robert Boyle einen Zusammenhang zwischen dem Druck und dem

Volumen eines Gases der Druck ist umgekehrt proportional zum Volumen Das

bedeutet je groumlsser der Druck desto kleiner ist das Volumen und umgekehrt Dies ist

das Boyle-Mariottsche Gesetz

constVp =sdot

Dabei ist p der Druck und V das Volumen Interessant wird dieses Gesetz wenn man

eine Zustandsaumlnderung eines Gases betrachten will Wir nehmen an wir haben ein

Gas mit gegebenem Volumen V1 und Druck p1 Nun wird der Druck auf p2 gesenkt

Wir koumlnnen das Volumen des zweiten Zustandes V2 bestimmen

2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21

Sie haben ein Gas (das wir als ideales Gas annehmen) welches bei einem

Druck von 60 kPa ein Volumen von 300 ml einnimmt Welches Volumen

wird die gleiche Menge des Gases bei gleich bleibender Temperatur und

einem Druck von 100 kPa einnehmen

1802 fand Joseph Gay-Lussac eine Beziehung zwischen dem Volumen und der

Temperatur sowie dem Druck und der Temperatur Nimmt man den Druck eines

Gases als konstant an so ist das Volumen proportional zur Temperatur Nimmt man

das Volumen als konstant an so ist im Weiteren der Druck proportional zur

Temperatur Dies sind die beiden Gay-Lussacschen Gesetze (k und krsquo sind

Proportionalitaumltskonstanten die Einheit der Temperatur muss ein Kelvin sein)

TkpTkVsdot=sdot=

Dies bedeutet zum Beispiel dass wenn die Temperatur eines Gases um 1 Kelvin

erhoumlht wird sich dessen Volumen um 1273 des fruumlheren Volumens ausdehnt

Diese Gesetze die wir bis jetzt kennen gelernt haben sind jedoch nur Spezialfaumllle

des idealen Gasgesetzes Dieses wurde urspruumlnglich aus verschiedenen empirischen

Gasgesetzen hergeleitet und konnte erst mit der Boltzmann-Statistik begruumlndet

werden (nach Ludwig Boltzmann oumlsterreichischer Physiker 1844 ndash 1906) es lautet

folgendermassen

Das ideale Gasgesetz lautet

TRnVp sdotsdot=sdot

wobei p der Druck V das Volumen n die Stoffmenge in mol R die

universelle Gaskonstante und T die Temperatur in Kelvin ist

(R = 83144 Jmiddotmol-1middotK-1 = 83144 kPamiddotlmiddotmol-1middotK-1)


23 Anwendungen des idealen Gasgesetzes

Das ideale Gasgesetz findet in der Chemie eine sehr breite Anwendung In den

meisten Faumlllen wenn mit einem Gas gerechnet werden muss nimmt man dieses als

ideal an Das ideale Gasgesetz sollte jedoch bei sehr tiefen Temperaturen und bei

hohen Druumlcken nicht angewendet werden da in diesen Bereichen das Modell stark

von der Realitaumlt abweicht

Wir wollen nun mit einigen Beispielen die Anwendung des idealen Gasgesetzes

anschauen

Beispiel 1 Helium

Eine bestimmte Menge Helium (gasfoumlrmig) nimmt bei T = 0 degC und p = 1 bar ein

Volumen von 1 m3 ein Wir wollen nun wissen was fuumlr ein Volumen die gleiche

Menge Helium bei gleicher Temperatur bei einem Druck von 8 bar

Bekannte p1 V1 p2 (wir kennen Anfangs- und Enddruck sowie Anfangsvolumen)

Konstanten T n R (sowohl Temperatur wie auch Teilchenmenge bleiben konstant

die Gaskonstante ist per Definition konstant)

Gesucht V2

Wir koumlnnen nun also fuumlr Anfang- und Endzustand je eine Gleichung aufstellen Da bei

beiden die rechte Seite identisch ist koumlnnen wir sie gleichsetzen und nach der

Zielvariablen aufloumlsen um das Resultat zu erhalten

3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫

sdotsdot=sdotsdotsdot=sdot

Beispiel 2 Kohlenmonoxid

Wir betrachten eine Kohlenmonoxidprobe von 500 ml bei einer Temperatur von

50 degC und einem Druck von 15 bar Wie viele Mol CO sind darin enthalten

Bekannte V T p R

Gesucht n

Wir kennen das Volumen die Temperatur den Druck und die Gaskonstante wir

muumlssen also nur die ideale Gasgleichung nach der Menge n aufloumlsen Ebenso

veraumlndert sich unsere Probe nicht es gibt also nur einen Zustand


Vorsicht mit den Einheiten

In das ideale Gasgesetz sollten Druumlcke in Kilopascal Volumen in Liter

Temperaturen in Kelvin und Stoffmengen in Molen eingesetzt werden

Tipp schreiben Sie die Einheiten immer mit dazu Vergessene Einheiten

sind eine haumlufige Fehlerquelle

mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318

5015011 =sdotsdotsdotsdot

sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus

Beispiel 3 Gasflasche

Wir betrachten eine Gasflasche die mit 12 Litern Sauerstoff (das wir hier als ideales

Gas annehmen) gefuumlllt ist Es herrsche ein Druck von 15 bar bei einer Temperatur

von 20 degC

Was fuumlr ein Druck herrscht wenn wir die Flasche auf 35 degC erhitzen

Bekannte V p1 T1 T2 (den ersten Zustand und die Temperatur des zweiten

Zustandes kennen wir)

Konstanten n V R (Stoffmenge und Volumen bleiben gleich Gaskonstante)

Gesucht p2

Da wir zwei verschiedene Zustaumlnde haben (vor und nach der Temperaturerhoumlhung

der Zustand bei 20 degC wird mit dem Index 1 und der bei 35 degC mit dem Index 2

gekennzeichnet) beginnen wir damit im idealen Gasgesetz die konstanten Variablen

von den anderen zu separieren Da wir aufgrund der Aufgabenstellung die

Stoffmenge und das Volumen als konstant festlegen koumlnnen sind nur der Druck px

und die Temperatur Tx unterschiedlich (der Index x steht wieder fuumlr den Zustand also

1 oder 2) Darauf koumlnnen wir die beiden Zustandsbedingungen gleichsetzen und

nach dem gesuchten Druck aufloumlsen

barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=rArrsdotsdot=sdot


Bemerkung Wie weiter oben besprochen wurden die Temperaturen in Kelvin

eingesetzt Den Druck haben wir jedoch nicht in kPa umgerechnet Wir muumlssen hier

daher beachten dass das Resultat dementsprechend auch in bar vorliegt

Aufgabe 22

Betrachten Sie dieselbe Gasflasche wie in Beispiel 3 deren Volumen 12 Liter

betraumlgt und welche mit Sauerstoff bei 20 degC und 15 bar gefuumlllt ist Welchen

Druck hat das Gas wenn das Volumen auf 85 Liter reduziert wird Sie koumlnnen

annehmen dass sich die Temperatur bei der langsamen Kompression nicht

aumlndert

Nun finden Sie in den beiden Kasten unten noch einige wichtige Daten die Ihnen bei

Berechnungen von Nutzen sind

Normalbedingungen [7]

Fuumlr ein ideales Gas unter Normalbedingungen gelten folgende Werte

Druck pN = 101325 kPa

Temperatur TN = 27315 K

Stoffmenge nN = 1 mol

Volumen VN = 22414 l


Umrechnungen [2]

Oft sind die Variablen nicht in der Groumlsse in der sie benoumltigt werden

Hier eine Hilfe zur Umrechnung

Druck

1 Pa = 10-5 bar asymp 987middot10-6 atm asymp 75middot10-3 torr

1 bar = 105 Pa = 100 kPa asymp 0987 atm asymp 750 torr

1 torr = 1 mmHg steht fuumlr 1mm Quecksilbersaumlule

Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben

Loumlsen Sie die folgenden Fragen selbstaumlndig und schreiben Sie die Antworten mit

Bleistift auf die vorgegebenen Linien Ihre Lehrperson wird sie anschliessend



1 Sie betrachten eine Gasprobe eines idealen Gases mit einem

Volumen von 100 ml bei 50 degC Was ist das Volumen wenn die

Temperatur auf 0 degC gesenkt wird und der Druck konstant bleibt [5]


2 Welcher Druck herrscht in einem Gefaumlss von 10 l Inhalt wenn sich

05 mol N2 (g) bei 110 degC darin befinden

3 Sie erhalten eine Gasprobe eines idealen Gases dessen Volumen

375 ml betraumlgt Die Probe hat eine Temperatur von 25 degC und einen

Druck von 115 kPa Welches Volumen wird die Probe unter

Normalbedingungen einnehmen


4 Sie erhalten ein Gefaumlss das mit Natriumazid (NaN3) (s) gefuumlllt ist Bei

der Detonation (zB Zuumlnden eines Airbags) wird das Azid in Stickstoffgas

umgewandelt Das Gefaumlss habe nach der Detonation ein Volumen von

5 l einen Druck von 1 atm und weist eine Temperatur von 45 degC auf

Wie viele Mole bzw Gramm Natriumazid enthielt das Gefaumlss [1]

Tipp Die Reaktionsgleichung lautet 2 NaN3 (s) 2 Na (s) + 3 N2 (g)


25 Loumlsungen zu Kapitel 2

Aufgabe 21

Man kann direkt das Boyle-Mariottsche Gesetz einsetzen

mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22

Entweder man setzt wieder direkt das Boyle-Mariottsche Gesetz ein oder man leitet

den Ausdruck aus dem idealen Gasgesetz her

Das Volumen und der Druck sind die variablen Groumlssen die von Zustand 1 zu

Zustand 2 aumlndern Temperatur und Stoffmenge bleiben konstant

kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot=sdotsdot

sdotsdot=sdot


3 Kapitel 3 Was ist Temperatur Lernziele

- Sie haben verstanden wie sich Temperatur ergibt

- Sie koumlnnen die Vorstellung der Temperatur einer Substanz auf molekularer Ebene

beschreiben

- Sie koumlnnen die Veraumlnderung der Waumlrme in Systemen berechnen

Zeit 2 Lektionen

In diesem Kapitel wollen wir uns damit auseinandersetzen was sich hinter dem

Begriff Temperatur versteckt Wir betrachten den so genannten Waumlrmeinhalt von

Substanzen und Systemen

31 Die Temperatur

Die Temperatur ist etwas Allgegenwaumlrtiges Es ist fuumlr uns wichtig wie warm es vor der

Tuumlr ist wie heiss die Heizplatte ist etc Jedes kleine Kind weiss schon was warm

oder kalt ist Doch was steht dahinter Fruumlher glaubte man es gebe einen Stoff

bdquoWaumlrmeldquo der die Temperatur hervorruft Heute weiss man aber

Temperatur ist ein Mass fuumlr die mittlere Energie der Teilchenbewegung Je

schneller sich die Teilchen in einer Substanz bewegen desto waumlrmer ist

diese Substanz Umgekehrt je weniger sich die Teilchen bewegen desto

kaumllter ist sie

Aus dieser Definition folgt dass es theoretisch einen absoluten Nullpunkt geben

muss bei der Temperatur bei dem die Teilchen still stehen Dies ist der Nullpunkt der

Kelvin-Skala (0 K) und der liegt bei -27315 degC (benannt nach Lord Kelvin William

Thomson britischer Physiker 1824 ndash 1907)

Fuumlr uns vertrauter ist die Celsius-Skala (nach Anders Celsius schwedischer

Astronom Mathematiker und Physiker 1701 ndash 1744) Diese wurde definiert

basierend auf dem Schmelz- (0 degC) und Siedepunkt (100 degC) von Wasser Die

Einheitsintervalle der Skalen sind jedoch in beiden Skalen gleich was die


Umrechnung einfach macht ein Unterschied von 1 degC entspricht einem Unterschied

von 1 K Die Temperatur in Kelvin ist also die Temperatur in Grad Celsius plus

27315 Umgekehrt ist die Temperatur in Grad Celsius die Temperatur in Kelvin

minus 27315 (siehe Kasten in Kapitel 2)

Aufgabe 31

Haumlufig muumlssen Sie Temperaturen zwischen der Kelvin- und der Celsius-

Skala umrechnen Ergaumlnzen Sie als Uumlbung die untenstehende Tabelle Sie

koumlnnen sich so auch mit den Groumlssenordnungen vertraut machen

Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500

Definition von Systemen

Wir werden im Weiteren oft von Systemen sprechen Als System wird ein

abgegrenzter Ausschnitt aus bdquoder Weltldquo bezeichnet der fuumlr eine

naturwissenschaftliche Anschauung von Interesse ist Dabei wird das

System oft so vereinfacht dass es nur relevante Aspekte beinhaltet und

genuumlgend durch Gleichungen beschrieben werden kann Oft trifft man

dabei vereinfachende Annahmen Ein System steht oft in einer

Beziehung zu seiner Umgebung (alles was um das System ist) Zum

Beispiel kann ein Gemisch chemischer Verbindungen ein System sein

Offene Systeme koumlnnen frei Energie und Masse mit der Umwelt

austauschen Beispiel ein Becherglas

Geschlossene Systeme koumlnnen zwar Energie mit der Umgebung

austauschen nicht aber Materie Beispiel ein verschlossenes

Einmachglas


Isolierte Systeme koumlnnen weder Energie noch Materie mit der Umwelt

austauschen Die Realisierung eines isolierten Systems ist praktisch

unmoumlglich es gibt aber gute Annaumlherungen wie zB das

Bombenkalorimeter (siehe weiter unten)

32 Temperaturen messen

Temperaturen zu messen ist ebenso alltaumlglich wie die Temperatur selbst Wir

verwenden dazu ein Thermometer Wegen seiner Giftigkeit ist heutzutage das

Quecksilberthermometer praktisch komplett verschwunden Das Prinzip des

Fluumlssigkeitsthermometers ist jedoch dasselbe geblieben nur mit anderen

Substanzen

Um die Temperatur einer Substanz zu messen

halten wir das Thermometer in diese Substanz

Darauf wird Waumlrme zwischen der Substanz und

dem Thermometer ausgetauscht bis diese

dieselbe Temperatur besitzen Da das

Thermometer viel kleiner ist ist eine

Temperaturerhoumlhung zu beobachten nicht aber

im verhaumlltnismaumlssig riesigen Messbereich Man

sagt die beiden Systeme (Substanz und

Thermometer) befinden sich in einem

thermodynamischen Gleichgewicht In diesem

Gleichgewicht veraumlndert sich die Houmlhe der

Fluumlssigkeitssaumlule nicht mehr und wir koumlnnen die

Temperatur ablesen

Nun gehen wir noch einen Schritt weiter und verallgemeinern das Vorgehen beim

Temperaturmessen


[8]

Wir betrachten 3 Systeme Es sei gegeben dass

System A mit System B im thermischen

Gleichgewicht steht ebenso System B mit System C

Wenn das der Fall ist so kann man sagen dass

auch die Systeme A und C miteinander im

thermischen Gleichgewicht stehen

Dank dieser Tatsache ist die Temperatur eine eindeutige Eigenschaft eines Systems

Somit haben wir den nullten Hauptsatz der Thermodynamik gefunden Dieser bildet

die Grundlage fuumlr die weiteren Hauptsaumltze

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

Wenn ein System A sich mit einem System B sowie B sich mit einem

System C im thermischen Gleichgewicht befinden so befinden sich auch

A mit C im thermischen Gleichgewicht

Dieser Satz wird manchmal auch vierter Hauptsatz genannt

33 Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Energie

In der Thermodynamik interessieren uns nicht eigentlich die Temperaturen von

Systemen sondern deren Energien bzw wie sich die Energie waumlhrend einer

Reaktion veraumlndert Dafuumlr wird die innere Energie im Weiteren mit dem Buchstaben

U gekennzeichnet definiert Im Gegensatz zur Temperatur kann die innere Energie

nicht absolut gemessen werden Es wird also die innere Energie U1 vor der Reaktion

und die innere Energie U2 nach der Reaktion gemessen und daraus die

Reaktionsenergie ΔU bestimmt

Reaktionsenergie ΔU

12 UUU minus=Δ

Die innere Energie eines Systems wird manchmal auch als Energieinhalt bezeichnet

Ein weiterer wichtiger Begriff ist der Waumlrmeinhalt Dieser wird in der Thermodynamik

Enthalpie genannt und mit dem Buchstaben H (vom englischen sbquoheat contentrsquo)


bezeichnet Es handelt sich dabei rein um eine thermodynamische Funktion zur

Beschreibung von Zustaumlnden

Die Enthalpie ist folgendermassen definiert

VpUH sdot+=

Oftmals ist die molare Enthalpie Hm also die Enthalpie pro Mol von Interesse

Wir haben vorhin gesehen dass die innere Energie U keinen absoluten Wert hat

Daher ist diese Beziehung nur begrenzt nuumltzlich Vielmehr interessiert uns die

Reaktionsenthalpie ΔH also die Veraumlnderung des Waumlrmeinhalts waumlhrend einer

Reaktion (unter der Annahme dass sich der Druck waumlhrend der Reaktion nicht

veraumlndert)

Reaktionsenthalpie ΔRH

VpUHR Δsdot+Δ=Δ

Der Index R zeigt dass es sich um eine Reaktionsenthalpie handelt Es

gibt auch andere Formen der Enthalpie wie die Bildungsenthalpie (wird

mit dem Index F wie engl formation gekennzeichnet) oder die

Verdampfungsenthalpie bzw Kondensationsenthalpie (Index V bzw K)

Fuumlr Reaktionen bei denen Waumlrme frei wird so genannte exotherme Vorgaumlnge ist der

Wert der Reaktionsenthalpie ΔRH negativ Dies ist damit begruumlndet dass das System

also Reaktanden und Produkte Waumlrme an die Umgebung abgeben selbst also an

Waumlrme verliert Umgekehrt ist der Wert von ΔRH positiv wenn die Reaktion Waumlrme

aufnimmt also fuumlr endotherme Vorgaumlnge


Die Reaktionsenthalpie ist nun nicht nur ein

mathematisches Konstrukt sondern kann in

der Natur bestimmt werden Man verwendet

dazu ein so genanntes Bombenkalorimeter

Ein Kalorimeter erlaubt naumlherungsweise weder

Materie- noch Energieaustausch mit der

Umgebung es ist folglich ein isoliertes System

In dieses kann nun ein Reaktionsgemisch

eingefuumlhrt werden und darauf Waumlrme

hinzugefuumlgt oder entzogen werden Gleichzeitig

kann die Temperatur des Gemisches gemessen

werden

Schema eines

Bombenkalorimeters [6]

Die folgende Gleichung erstellt den Zusammenhang zwischen Enthalpieaumlnderung

und Temperaturunterschied

Enthalpieaumlnderungen

TcmH p Δsdotsdotminus=Δ

Dabei ist ΔH die Enthalpieaumlnderung ΔT die Temperaturaumlnderung m die

Masse und cp die Waumlrmekapazitaumlt (siehe Kasten sbquoSpezifische

Waumlrmekapazitaumltenrsquo)

Aufgabe 32

Sie haben ein Gefaumlss mit zwei Molen Sauerstoff Wenn Sie dieses um 15 Kelvin

erwaumlrmen welche Enthalpieaumlnderung ist damit verbunden

Hinweis verwenden Sie die spezifische Waumlrmekapazitaumlt die Sie im Kasten

unten finden Achten Sie dabei auf die Einheiten


Bestimmen von Schmelzenthalpieen

Wir betrachten nun eine praktische Anwendung dieser Berechnungen Wir wollen die

Schmelzenthalpie von Eis bestimmen Dazu wird ein Kalorimeter wie oben erwaumlhnt

verwendet In dieses wird nun gestampftes Eis gefuumlllt Da wir einen konstanten Druck

haben und keine Volumenaumlnderung annehmen koumlnnen wir als Naumlherung ΔH = ΔU =

ΔQ verwenden also die Enthalpieaumlnderung des Systems entspricht genau der

zugefuumlhrten Waumlrme Dies macht auch Sinn da der Waumlrmeinhalt exakt um die

zugefuumlhrte Waumlrme steigt

Das Kalorimeter erlaubt sowohl die Messung der Temperatur als auch der

zugefuumlhrten Waumlrme Das Kalorimeter wird verschlossen und so lange langsam uumlber

die interne Heizvorrichtung erhitzt bis die Temperatur ploumltzlich steigt Mit dieser

Heizvorrichtung ist es moumlglich dem isolierten System Waumlrme zuzufuumlhren Dabei

aumlndert sich natuumlrlich die Gesamtenergie des Systems genau um die zugefuumlhrte

messbare Energie Der ploumltzliche Temperaturanstieg tritt ein sobald alles Eis

geschmolzen ist Mit den so ermittelten Werten kann die Schmelzenthalpie ermittelt

werden

Bis jetzt haben wir Messungen mit einem Bombenkalorimeter betrachtet Dieses

Geraumlt ist sehr praumlzise aber daher auch nicht guumlnstig Fuumlr das folgende Experiment

werden wir ein offenes Kalorimeter verwenden da es um das Prinzip und nicht um

exakteste Messresultate geht


Experiment Ermitteln von Loumlsungsenthalpien

Bereiten Sie drei Becherglaumlser (100 ml) mit jeweils 100 ml dest

Wasser vor Die Wassertemperatur sollte ungefaumlhr Raumtemperatur

also ca 20 degC betragen

SICHERHEIT Kaliumnitrat ist brandfoumlrdernd Natriumhydroxid ist

aumltzend Tragen Sie bei dem Versuch eine Schutzbrille einen

Labormantel und Latexhandschuhe

Stellen Sie das erste Becherglas auf die Heizplatte stellen das

Thermometer in die Fluumlssigkeit und geben einen Magnetruumlhrer hinzu

Schreiben Sie die Temperatur des Wassers vor dem Experiment (TA)

auf

Darauf geben Sie 10 g Kaliumnitrat (KNO3) in das Becherglas

Beobachten Sie die Temperatur Wenn sich das Salz vollstaumlndig

geloumlst hat schreiben Sie die Temperatur TE auf

Nehmen Sie nun das Becherglas von der Heizplatte und stellen Sie

das zweite darauf und bereiten Sie es gleich vor Notieren Sie auch

hier die Temperatur bevor Sie 10 g Natriumchlorid (NaCl) in das

Becherglas geben (notieren Sie die exakte Menge an Salz die Sie

eingewogen haben) Notieren Sie erneut die Temperatur wenn sich

das Kochsalz komplett geloumlst hat

Gehen Sie mit dem dritten Becherglas gleich vor geben jedoch

dieses Mal 10 g Natriumhydroxid hinzu

Salz TA [degC] TE [degC] Einwaage [g]

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid


Entsorgen Sie Loumlsung eins und drei in den dafuumlr vorgesehenen

Behaumlltern Loumlsung zwei koumlnnen Sie in den Ausguss giessen

Berechnen Sie nun die Loumlsungsenthalpie mit der folgenden Formel

TmCH OHOHp Δsdotsdot=Δ22

Cp ist die spezifische Waumlrmekapazitaumlt von Wasser m die Masse des

Wassers und ΔT die Temperaturaumlnderung

Aus dieser absoluten Loumlsungsenthalpie koumlnnen Sie nun die molare

Loumlsungsenthalpie bestimmen

Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ

Dabei ist M die Molaritaumlt des Salzes und m die Einwaage Tragen Sie

die Resultate in die folgende Tabelle ein

Salz ΔH [J] ΔHm ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid


Spezifische Waumlrmekapazitaumlten [7]

In der folgenden Tabelle sind einige spezifische Waumlrmekapazitaumlten

zusammengefasst Falls nicht anders angegeben wurden diese bei Normaldruck

und 25 degC gemessen

Substanz Phase cp [J g-1 K-1] Cp [J mol-1 K-1]

Aluminium s 0897 242

Ammoniak l 4700 8008

Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164

Diamant s 05091 6115

Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248

Luft (bei 0 degC) g 10035 2907


Quecksilber l 01395 2798

Neon g 10301 207862

Sauerstoff g 0918 2938

Silizium s 0703 422

Stickstoff g 1040 2912

Uran s 0116 277

Wasser (bei 0 degC) s 20870 376

Wasser (bei 25 degC) l 41813 75327

Wasser (bei 100 degC) g 18369 331

Wasserstoff g 1430 2882


34 Kontrollaufgaben





1 Um was fuumlr Systeme handelt es sich bei den folgenden

Rundkolben ohne Deckel

Rundkolben mit Deckel

Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse

2 Sie haben einen Eisenblock der im Tiefkuumlhler war und daher

eine Temperatur von minus 8 degC besitzt Diesen geben Sie in ein

Glas das mit Wasser bei Raumtemperatur gefuumlllt ist Was

geschieht in Bezug auf die Temperatur der beiden Systeme

(qualitativ keine Berechnungen) Was geschieht auf molekularer

bzw atomarer Ebene


3 Wie viel Energie (in Kilojoule) benoumltigen Sie um 100 g Lithium

um 20 degC zu erwaumlrmen Sie koumlnnen dabei annehmen dass die

spezifische Waumlrmekapazitaumlt des Lithiums konstant bleibt und der

bei 25 degC entspricht


4 Sie erhitzen mit 10 W je ein Kloumltzchen Diamant und Graphit

von je 10 Gramm fuumlr 1 Minute Die Anfangstemperatur betrage

20 degC Welcher Stoff ist nach dem Erhitzen waumlrmer

Hinweis 1 W = 1 Js-1



Aufgabe 31

T [degC] = T [K] ndash 27315

T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32

Wir haben folgende Daten 2Om = 2 mol ΔT = 15 K Cp = 2938 Jmol-1K-1

Wir wenden die folgende Formel fuumlr die Entropieaumlnderung ΔH an

kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2

minus=minus=sdotsdot

sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

Wichtig wenn wir die Masse in Molen einsetzen so muumlssen wir mit der molaren

spezifischen Waumlrmekapazitaumlt Cp rechnen Sollte diese nicht gegeben sein so muumlssen

wir die Masse zuerst umrechnen


4 Kapitel 4 Das Prinzip der Energieerhaltung Lernziele

- Sie koumlnnen die Energieerhaltungsgleichungen anwenden

- Sie koumlnnen Systeme in der Natur beschreiben und deren Energiefluumlsse

analysieren

Zeit 1 Lektion

Wir wollen in diesem Kapitel direkt mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik

beginnen und diesen dann an verschiedenen Beispielen anwenden Der erste

Hauptsatz ist der Satz der Energieerhaltung und geht auf Hermann von Helmholtz

(deutscher Physiker 1821 - 1894) zuruumlck

1Hauptsatz Erhaltung der Energie

Energie kann von einer Form in eine andere umgewandelt werden sie kann

aber weder erzeugt noch vernichtet werden

Dies bedeutet dass die gesamte Energie des Universums konstant ist Um den Satz

anwenden zu koumlnnen betrachten wir verschiedene Energieformen

41 Energieformen

Damit Energien umgewandelt werden koumlnnen muumlssen verschiedene Formen der

Energie bestehen Wir werden die wichtigsten davon nun besprechen

Die Einheit von Energie ist das Joule benannt nach James Prescott Joule einem

englischen Physikers des 19 Jahrhunderts Es gilt

[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE


42 Arbeit Die Arbeit W im physikalischen Sinne bezeichnet das Produkt aus

einer Kraft F die in Wegrichtung uumlber eine bestimmte Strecke s auf

einen Punkt (eine Punktmasse) wirkt

sFW sdot=

Die Einheit der Arbeit ist das Joule ebenso wie die der Waumlrme (siehe unten) Zur

Repetition die Kraft F ist definiert als Produkt von Masse m und Beschleunigung a

(F = m a)

Beispiel Wasser ruumlhren

Ein Ruumlhrgeraumlt verrichtet eine Arbeit W von 25000 Nm an einem System das 3 kg

Wasser enthaumllt Weil das System schlecht isoliert ist verliert es waumlhrend dem

Experiment 627 kJ an Waumlrme Q Um den Verlust an innerer Energie zu berechnen

stellen wir die Energiegleichung des Systems auf

WQU +=Δ

Die Veraumlnderung der inneren Energie entspricht also der verlorenen Waumlrmemenge

plus der verrichteten Arbeit Die Waumlrmemenge betraumlgt 627 kJ die vom System an

die Umwelt abgegeben werden Da die Energie im System kleiner wird wird daher ein

negatives Vorzeichen geschrieben (Weggang von Energie)

kJQ 762minus=

Durch die verrichtete Arbeit hingegen wird dem System Energie hinzugefuumlgt Wir

wissen dass 1 Nm gleich 1 J ist

kJJmNW 250002500025 ==sdot=

Die erhaltenen Werte koumlnnen nun in die Energiegleichung eingesetzt werden

kJkJkJWQU 737)25()762( minus=+minus=+=Δ

Beachten Sie das negative Vorzeichen der Aumlnderung der inneren Energie das System

gibt uumlber alles gesehen Energie an die Umwelt ab


43 Waumlrme (innere Energie) Das oben erwaumlhnte Beispiel hat gleich auch die zweite Form

der Energie die Waumlrme ins Spiel gebracht Auch Waumlrme Q wird

in der Einheit Joule angegeben Wenn zwei Systeme

verschiedener Waumlrme in Beruumlhrung kommen so erfolgt immer ein Waumlrmeaustausch

der zur Folge hat dass am Ende beide Systeme dieselbe Waumlrme besitzen Dieser

Vorgang ist je nach Substanz verschieden schnell Eine Pfanne die auf den heissen

Herd gestellt wird nimmt schnell dessen Temperatur an Der Untersatz aus Kork den

Sie verwenden um die Pfanne spaumlter auf den Tisch zu stellen wird jedoch nur sehr

langsam seine Temperatur aumlndern

44 Potentielle Energie (Lageenergie) Durch die Lage eines Systems wird eine weitere Form der Energie

bestimmt je houmlher (weiter entfernt vom Erdmittelpunkt) ein System sich

befindet desto mehr potentielle Energie besitzt es Es gibt keinen absoluten

Nullpunkt der potentiellen Energie sondern der Nullpunkt kann bei jeder Anwendung

beliebig gesetzt werden Dies wird im Beispiel unten klar Wir definieren die

Veraumlnderung der potentiellen Energie analog zur Arbeit

sFE pot sdotminus=Δ

Das negative Vorzeichen erhaumllt seine Bedeutung daraus dass die Kraft F als

gerichtete Groumlsse zu behandeln ist (Weg mit Wegrichtung)

45 Kinetische Energie (Bewegungsenergie) Die Bewegung eines Systems ist auch eine Form der

Energie je schneller sich ein System bewegt desto

mehr Energie besitzt es Steht ein System still so

besitzt es keine kinetische Energie

2

21 vmEkin sdot=

Die kinetische Energie ist definiert als die Haumllfte des Produktes von Masse m und

Quadrat der Geschwindigkeit v


Beispiel ein Auto am Berg

Nehmen wir an es fahre ein Auto (Masse m sei eine Tonne) mit 15 ms-1 (=54 kmh-1)

auf einen Huumlgel zu Am Fusse des Huumlgels von wo aus es konstant bergauf geht stellt

der Fahrer den Motor ab und rolle bis zum Stillstand den Huumlgel hinauf Dabei

verlangsame sich das Auto konstant mit 3 ms-2 Wir nehmen an es sei keine

Reibung im Spiel das heisst die kinetische Energie des Autos wird vollstaumlndig in

potenzielle umgewandelt Wie weit rollt nun das Auto Stellen wir zuerst die

Energieerhaltungsgleichung fuumlr unser System das Auto auf

potkin EEE += 21 EEE ==

Wir vereinfachen das System auf kinetische und potenzielle Energie und

vernachlaumlssigen die anderen Die Energie im System bleibt von Anfang (1) bis Ende

(2) gleich nur die Form aumlndert sich Am Fusse des Huumlgels besitzt das Auto nur

kinetische Energie denn wir setzen auf dieser Houmlhe die Lageenergie Null

21 2

10 vmEE kin sdot=+=

Wenn das Auto still steht ist seine kinetische Energie gleich Null dafuumlr hat es an

potentieller Energie gewonnen

samsFEE pot sdotsdotminus=sdotminus=+= 02

Weil wir wegen dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik wissen dass die Energie

des Systems gleich bleibt koumlnnen wir die beiden Energien gleich setzen und nach

der Strecke s aufloumlsen Bemerke die Masse kuumlrzt sich weg

mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

minus=rArrsdotsdotminus=sdotrArr=

Das negative Vorzeichen kuumlrzt sich mit der negativen Beschleunigung

(Verlangsamung) weg


46 Elektrische Energie Die letzte Energie die wir betrachten wollen ist die elektrische

Energie Wir beschraumlnken uns auf die elektrische Energie die

durch die Leistung in Watt angegeben wird

[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[

Beispiel Wasserkocher

Betrachten wir einen Wasserkocher Dieser habe eine Leistung von 1000 W und

erwaumlrme einen Liter Wasser von 20 degC auf 90 degC Wie lange benoumltigt er dazu

Das System sei der Wasserkocher dem Energie aus der Umgebung zugefuumlhrt wird

Die zugefuumlhrte elektrische Energie ist gemaumlss erstem Hauptsatz gleich der

Erwaumlrmung des Systems wenn wir den Wasserkocher als ideal isoliert und keinen

Energieverlust annehmen Es ist also

QEE el += QEel =

Die elektrische Energie ist abhaumlngig von der Zeit t der Unbekannten unserer

Berechnung t soll in Sekunden gefunden werden

tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000

Um die benoumltigte Waumlrme zu bestimmen brauchen wir die Waumlrmekapazitaumlt von

Wasser Da das Wasser immer fluumlssig vorliegt verwenden wir als Naumlherung den Cp-

Wert von 25degC (siehe Kapitel 3 Cp(H2O 25 degC) = 41813 Jg-1K-1) Weiter ist die

Dichte ρ von Wasser 1 gml-1 und wir betrachten eine Erwaumlrmung um 70 K

JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ

Mit der Energieerhaltungsgleichung erhalten wir also

min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41

Betrachten Sie nochmals das Auto das gegen den Huumlgel faumlhrt Berechnen Sie

wie weit das Auto rollt wenn Sie die Reibung nicht mehr vernachlaumlssigen und

es damit 50 kJ an Energie verliert Stellen Sie zuerst die Energiegleichung des

Systems auf

Zusammenfassung

Die Gesamtenergie eines Systems setzt sich aus den einzelnen

Energieformen zusammen

WEQEEE elpotkinSystem ++++=

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet sondern nur zwischen den

verschiedenen Formen umgewandelt werden

Die Energie eines Systems ist konstant ausser das System gibt Energie

an die Umwelt ab oder nimmt Energie von der Umgebung auf


47 Exkurs Beispiele von Energieumwandlungen [7] In der folgenden Tabelle sind alle Arten von Energien aufgefuumlhrt sowie moumlgliche

Umwandlungsprozesse Kinetische und Potenzielle Energie sowie Arbeit sind als

mechanische Energien zusammengefasst Bei den Umwandlungen handelt es sich

um Beispiele es sind oftmals auch andere Umwandlungen moumlglich Die obere Zeile

enthaumllt die Ursprungsenergie links ist die Zielenergie angegeben

Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben





1 Sie moumlchten eine Rakete (Gewicht 10 Tonnen) bauen

Berechnen Sie die Geschwindigkeit die Sie erreichen koumlnnten

wenn Sie Wasserstoff verbrennen wuumlrden und die gesamte

Energie aus der Verbrennung der 100 kg Treibstoff in

Bewegungsenergie umgewandelt wuumlrde Der Brennwert von

Wasserstoff betraumlgt 143 MJkg-1


2 In Ihrer alchimistischen Karriere moumlchten Sie

einen 100 g-Klumpen Gold auf Ihrer 1800 Watt-

Heizplatte zum Schmelzen bringen Wie lange

muumlssten Sie heizen wenn keine Energie

verloren gehen wuumlrde und Sie bei 20 degC beginnen wuumlrden

(Spezifische Schmelzwaumlrme von Gold 63 kJkg-1 Waumlrmekapazitaumlt

von Gold 01291 Jg-1K-1)

3 Bei der Knallgasreaktion 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) werden

474 kJmol-1 frei Wenn 01 mol davon in einer Alu-Dose von 25 g

reagieren wuumlrden Sie rein energetisch betrachtet riskieren dass

die Dose schmilzt (Die Schmelzwaumlrme von Aluminium betraumlgt

398 kJkg-1)


4 Betrachten Sie den Wasserkocher aus dem Beispiel im Text

Sie wissen dass dieser nicht ideal isoliert ist wir nehmen an er

verliere 250 J pro Sekunde Wenn Sie also einen Liter Wasser

von 20 auf 90 degC mit einer Leistung von 1000 W erhitzen

moumlchten wie lange dauert das



Aufgabe 41

Die Energien des Systems und somit die Energiegleichung lauten wie folgt

ibungPotKin QEEE Re++=

Infolge der Energieerhaltung wird die kinetische Energie in potenzielle Energie und

Reibungswaumlrme umgewandelt

ibungPotKin QEE Re+=

Wir koumlnnen die Gleichung fuumlr die Energien einsetzen und nach dem Weg s aufloumlsen

mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot

=rArr+sdotsdotminus=sdot


5 Kapitel 5 Entropie Lernziele

- Sie koumlnnen die freie Enthalpie einer Reaktion berechnen

- Sie koumlnnen den Hauptsatz der Vergroumlsserung der Entropie anwenden

Zeit 2 Lektionen

In diesem Kapitel werden wir einige eher abstrakte Modelle betrachten Behalten Sie

im Hinterkopf dass es sich um Modelle handelt Versuchen Sie es sich bildlich

vorzustellen

51 Unordnung in der Natur Entropie

Stellen Sie sich einen Kasten vor der in der

Mitte durch eine Platte zweigeteilt wird In

der einen Haumllfte befinden sich Glaskugeln in

der anderen nichts Wenn Sie nun die

Trennung entfernen und am Kasten

schuumltteln werden sich die Kugeln

gleichmaumlssig auf den neuen Platz verteilen

(siehe Abbildung)

Auch wenn Sie die Trennplatte wieder

einfuumlgen die Glaskugeln werden nicht

freiwillig beim Schuumltteln zuruumlck in den

kleinen Bereich gehen Dies nennt man

einen irreversiblen Vorgang

Die Entropie wird von oben nach

unten maximiert

Ein Prozess wird allgemein als irreversibel bezeichnet wenn er nicht spontan in

umgekehrter Richtung ablaumluft

Den Zustand bei dem jede Kugel so viel Platz wie moumlglich beansprucht nennen wir

Unordnung und ein Mass dafuumlr ist die Entropie Anstelle der Kugeln treten Molekuumlle

Nun ist die Natur grundsaumltzlich immer bestrebt eine moumlglichst grosse Entropie zu

erreichen also jedem Teilchen moumlglichst viel Platz zuzugestehen


Haben Sie schon mal in Ihren Reispudding ein wenig Marmelade getan und dann

geruumlhrt Die Marmelade verteilt sich langsam im Pudding Und auch wenn Sie

ruumlckwaumlrts ruumlhren es wird sich nicht wieder ein Marmeladeklumpen in natuumlrlichem

Reispudding bilden

Entropie

Als Entropie bezeichnen wir ein Mass fuumlr die Unordnung der Teilchen die

jedem Teilchen moumlglichst viel freien Platz zugesteht Fuumlr die Entropie

schreibt man in Formeln den Buchstaben S Es handelt sich um eine

Groumlsse die ein System beschreibt Die Aumlnderung der Entropie ΔS steht in

folgendem Verhaumlltnis zur uumlbertragenen Waumlrmemenge ΔQ und

Temperatur des Systems T

TQS Δ

=Δ

Bei idealen Gasen deren Volumen bzw Temperatur veraumlndert wird kann

der Entropiezuwachs folgendermassen berechnet werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln

Dabei ist R die universelle Gaskonstante Cp die Waumlrmekapazitaumlt (siehe

Tabelle in Kapitel 3) n die Stoffmenge Der Index A bezeichnet den

Anfangswert (vor der Veraumlnderung) E den Endwert

Die Einheit der Entropie ist Joule pro Kelvin

[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51

Berechnen Sie den Entropiezuwachs bei der isothermen Ausdehnung von Luft

bei 20 degC und Normaldruck von 50 auf 100 ml


Wir haben in den Beispielen oben bereits gesehen dass sich in allen Prozessen die

freiwillig ablaufen die Entropie maximiert und man diesem Effekt nur

entgegenwirken kann in dem man zB die Kugeln von Hand zusammensammelt

Zweiter Hauptsatz Maximierung der Entropie

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt dass nur solche

Prozesse freiwillig ablaufen bei denen die Entropie S zunimmt

0gtΔS

52 Kreisprozesse [34]

Bei Kreisprozessen handelt es sich um thermodynamische Prozesse bei denen ein

thermodynamisches System von einem definierten Zustand startet und wieder zu

exakt diesem Zustand zuruumlckkehrt Die Zustandsgroumlssen wie Entropie Druck

Temperatur etc sind also am Anfang und am Ende identisch Wir wollen nun das

wichtigste Beispiel den Carnot-Kreisprozess genauer betrachten

Carnot-Kreisprozess

Das Modell fuumlr diesen Prozess ist eine ideale Waumlrmekraftmaschine Diese enthaumllt ein

Gas welches jeweils in Kontakt mit einem heissen bzw kalten Waumlrmereservoir

gebracht wird

Links sehen Sie ein Diagramm eines Carnot-

Kreisprozesses Dabei ist die Temperatur gegen

die Entropie aufgetragen Die Nummern

bezeichnen die einzelnen Etappen des Zyklus

Bei der 1 sei der Anfang Das Gas wird beim

Kontakt mit dem heissen Reservoir isotherm

expandiert Isotherm bedeutet dass die

Temperatur waumlhrend diesem Schritt konstant bleibt Bei diesem Schritt steigt die

Entropie es wird aber Waumlrme vom Reservoir ins System aufgenommen

Im zweiten Schritt von Zustand 2 zu Zustand 3 wird das Gas isentrop weiter

expandiert Isentrop bedeutet dass sich die Entropie nicht veraumlndert Bei der


Expansion sinkt die Temperatur des Gases und auch der Druck nimmt weiter ab

Beim dritten Schritt von 3 zu 4 geschieht eine isotherme Verdichtung Hier gibt das

System Waumlrme an das kaumlltere Reservoir ab die Temperatur bleibt aber gleich und

das Volumen nimmt ab

Beim letzten Schritt von Punkt 4 zu 1 kehrt der Zyklus zum Ausgangszustand zuruumlck

mittels einer isentropen Kompression fuumlr die mechanische Arbeit aufgebracht

werden muss

Im Diagramm rechts ist derselbe Prozess

dargestellt diesmal ist jedoch der Druck p

gegen das Volumen V des Gases

aufgetragen Von Zustand 1 bis 3 steigt

der Druck und das Volumen sinkt von

Schritt 3 wieder zuruumlck zu Schritt 1 (uumlber

Zustand 4) sinkt der Druck wieder und

das Volumen nimmt zu

Der Prozess erhaumllt also von Zustand 1 nach Zustand 2 Energie aus der Umgebung

(aus dem heissen Waumlrmereservoir) In allen Phasen des Kreisprozesses wird

mechanische Energie entweder erzeugt oder verbraucht

Sie besitzen nun genuumlgend Hintergrundinformationen um

dieses Thema mit Hilfe der folgenden Lektuumlre zu vertiefen

Schlagen Sie in der Wikipedia

(httpdewikipediaorg) das Perpetuum Mobile

nach und lesen Sie den dazugehoumlrigen Artikel

Sie haben jetzt verstanden dass das Perpetuum Mobile

erster Art gegen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik

verstoumlsst und das Perpetuum Mobile zweiter Art gegen den

zweiten Hauptsatz

Mit dem Hintergrund von Kreisprozessen kann der zweite Hauptsatz der

Thermodynamik auch anders formuliert werden


Es existiert kein Kreisprozess dessen einzige Wirkung darin besteht Waumlrme von

einem kaumllteren Reservoir zu einem waumlrmeren Reservoir zu transportieren

Denn dies waumlre ja eine unerschoumlpfliche Energiequelle und somit der Grundstein zu

einem Perpetuum Mobile

53 Die freie Enthalpie (auch Gibbs Energie)

Die freie Enthalpie ist die letzte Groumlsse die noch zum thermodynamischen Vokabular

hinzukommt Im englischen Sprachraum wird diese als Gibbs Energie (nach Josiah

Willard Gibbs 1839-1903) bezeichnet deshalb wird dafuumlr der Buchstabe G

geschrieben Es handelt sich dabei um ein thermodynamisches Potential das wie

folgt definiert ist

Freie Enthalpie G

STHSTVpUG sdotminus=sdotminussdot+=

Die freie Enthalpie ist die Summe aus innerer Energie U Druck p mal

Volumen V minus Temperatur T mal Entropie S

In der Chemie von Bedeutung ist wiederum der Verlauf der freien Enthalpie also

deren Veraumlnderung waumlhrend einer Reaktion Diese bilden die Gesetzmaumlssigkeiten

der Thermodynamik unter gegebenen Reaktionsbedingungen

ΔG lt 0 Exergonische Reaktion Die Reaktion laumluft spontan (freiwillig) ab

ΔG = 0 Gleichgewicht Das System befindet sich im Gleichgewicht

es gibt keine Reaktion

ΔG gt 0 Endergonische

Reaktion

Um die Reaktion durchfuumlhren zu koumlnnen

muss dem System Energie zugefuumlhrt

werden

Ist eine gegebene Reaktion endergon so wird sie in der umgekehrten Richtung

exergon sein Der Vorteil der freien Reaktionsenthalpie zur Beurteilung von

Reaktionen ist dass sowohl beachtet wird dass bei einer Reaktion immer ein

Energieminimum als auch dass ein Entropiemaximum angestrebt wird


Die freie Reaktionsenthalpie

aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ

Die erste Beziehung fuumlr die freie Reaktionsenthalpie ist direkt aus den

fruumlheren Gleichungen hergeleitet Die Zweite stellt den Zusammenhang

zu der reaktionsspezifischen freien Standardenthalpie ΔG0 der Aktivitaumlt

a und der Temperatur T her R ist dabei die universelle Gaskonstante

(R = 83144 Jmiddotmol-1middotK-1)

Betrachten wir als Beispiel die Reaktion von Wasserstoff und Brom

H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)

Diese Reaktion hat eine Reaktionsenthalpie ΔH von -7247 kJmol-1 und eine

Entropieaumlnderung ΔS von 114 Jmol-1K-1 Fuumlr die freie Reaktionsenthalpie der

Reaktion bei 25 degC (298 K) erhalten wir

molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminusminus=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ

Die Reaktion ist exergon sie laumluft freiwillig ab und es wird dabei Energie frei

Aufgabe 52

Welche der folgenden Reaktionen sind unter den gegebenen Bedingungen

spontan

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) ΔH = -5717 kJmol-1

ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC


b) Br2 (l) + Cl2 (g) 2 BrCl (g) ΔH = +2937 kJmol-1

ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC

c) 2 Ag2O (s) 4 Ag (s) + O2 (g) ΔH = +6117 kJmol-1

ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC

54 Der dritte Hauptsatz

Beim Kapitel Temperatur haben wir gesehen dass es gemaumlss der Kelvin-Skala einen

absoluten Temperatur-Nullpunk gibt Es gibt keine Temperaturen die kaumllter als

-27315 degC ist Es liegt nahe da Temperatur ja eine Teilchenbewegung ist dass im

absoluten Nullpunkt diese Bewegung in den Stillstand uumlbergeht

Im Jahre 1906 fand Walther Nernst eine Erklaumlrung des absoluten Nullpunktes Er

erklaumlrte dass es nicht moumlglich sei den absoluten Nullpunkt zu erreichen da bei der

Annaumlherung sich die Entropie gegen einen festen Grenzwert annaumlhert Das Erreichen

einer Entropie von Null ist demnach in der Praxis grundsaumltzlich nicht moumlglich


Der dritte Hauptsatz

Vorbemerkung Die Entropie einer Substanz nimmt mit der Temperatur

zu

Die Entropie einer perfekten kristallinen Substanz beim absoluten

Nullpunkt kann als Null angenommen werden Die Entropie eines Gases

einer gefrorenen Loumlsung oder eines Kristalls mit Baufehlern ist auch bei

0 K nicht gleich Null

Der dritte Hauptsatz wird als Grundlage verwendet um absolute Entropien aus

Werten der Waumlrmekapazitaumlt zu berechnen Man definiert die absolute Standard-

Entropie S0 als Entropie einer Substanz im Normalzustand (25 degC 1 atm) Die Werte

fuumlr die absolute Standard-Entropie S0 findet man in Tabellen Fuumlr die Chemie

interessiert uns der Verlauf der Standard-Entropie waumlhrend einer Reaktion der so

genannten Standard-Reaktionsentropie ΔS0

Die Standard-Reaktionsentropie ΔS0

sum summinus=Δ 000RP SSS

Die Standard-Reaktionsentropie ΔS0 ist die Summe aus den absoluten

Entropien der Produkte minus der Summe der absoluten Entropien der

Reaktanden Wichtig die absolute Entropie eines Elements ist nicht

gleich null


55 Schlussfolgerungen

Sie haben nun die Grundlagen der chemischen Thermodynamik kennen gelernt und

koumlnnen die wichtigen Grundprinzipien anwenden Nehmen Sie zum Schluss noch

einige wichtige Punkte die besprochen wurden mit auf den Weg

bull Ausgleichs- und Mischvorgaumlnge sind irreversibel

bull Waumlrme kann nicht spontan von einem Koumlrper niedriger Temperatur auf einen

Koumlrper houmlherer Temperatur fliessen

bull Waumlrme kann nicht vollstaumlndig in Arbeit umgewandelt werden (Perpetuum

Mobile zweiter Art)

bull Die Energie des Universums bleibt immer konstant

bull Energien koumlnnen von einer Form in eine andere umgewandelt aber nie

erschaffen oder vernichtet werden

bull Vorgaumlnge sind spontan wenn sich die Entropie vergroumlssert

bull Vorgaumlnge sind spontan bei konstantem Druck und konstanter Temperatur

wenn die freie Reaktionsenthalpie einen negativen Wert hat


Absolute Standard-Entropien [1]

Die Werte sind bei Normalbedingungen (25 degC 1 atm) bestimmt und in

Jmol-1K-1 angegeben

Substanz S0 Substanz S0

Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503

Fe (s) 272 S (rhombisch) 319

Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben





1 Berechnen Sie fuumlr die 3 Mol Argon (ideales Gas) die

Entropieaumlnderung bei der Abkuumlhlung von 50 degC auf 20 degC sowie

die Entropieaumlnderung von 5 Mol Stickstoff bei der Erwaumlrmung von

25 degC auf 45 degC Sie koumlnnen die spezifischen Waumlrmekapazitaumlten

der Gase bei 25 degC als konstant uumlber den ganzen

Temperaturbereich annehmen


2 Berechnen Sie fuumlr die folgenden beiden Reaktionen die

Standard-Reaktionsentropie ΔS0

a) Knallgasreaktion 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l)

b) Haber-Bosch-Synthese N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

3 Bestimmen Sie den Siedepunkt von Methanol

Sie kennen fuumlr die Reaktion CH3OH (l) hArr CH3OH (g) die

Reaktionsenthalpie ΔH0 = 374 kJmol-1 und die

Reaktionsenthalpie ΔS0 = 111 Jmol-1K-1

Tipp das System befinde sich im Gleichgewicht beim

Verdampfen daher ist ΔG = 0


4 Berechnen Sie fuumlr die folgende Reaktion die freie

Reaktionsenthalpie ΔG bei 25 degC

2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)

Es sind ΔH = - 114 kJmol-1 und ΔS = - 015 kJmol-1K-1 Ist die

Reaktion in der gegebenen Richtung spontan



Aufgabe 51

Man verwendet die Gleichung der Entropieaumlnderung von idealen Gasen fuumlr

Volumenaumlnderungen Das Volumen von einem Mol eines idealen Gases betraumlgt

24 Liter (siehe Kapitel 2) unter Anwendung des idealen Gasgesetzes um von den

Standard-Bedingungen auf 20 degC umzurechnen

mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot


Das Anfangsvolumen VA betraumlgt 50 ml das Endvolumen VE betraumlgt 100 ml Damit

kann man in die Gleichung einsetzen

KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52

Alle Reaktionen koumlnnen mit der Formel

STHG ΔsdotminusΔ=Δ

gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotminussdotminusminus=Δ

Die Reaktion ist unter den gegebenen Bedingungen spontan


b) Br2 (l) + Cl2 (g) 2 BrCl (g) T = 20 degC

ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ


c) 2 Ag2O (s) 4 Ag (s) + O2 (g) T = 45 degC

ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ

Die Reaktion ist unter den gegebenen Bedingungen nicht spontan


6 Kapitel 6 Additum Der Wirkungsgrad Lernziele

- Sie koumlnnen ein Geraumlt auf Grund des Wirkungsgrades einschaumltzen

- Sie koumlnnen den Gesamtwirkungsgrad eines gegebene Prozesses

berechnen

Zeit 2 Lektionen

Wir haben in den bisherigen Kapiteln gesehen dass Energien in andere Formen

umgewandelt werden koumlnnen Nun wollen wir diese Umwandlungen genauer

betrachten und Aussagen uumlber deren Effizienz machen

61 Der Wirkungsgrad

In der Theorie kann man oft annehmen dass eine Energie komplett in eine andere

umgewandelt wird Zum Beispiel beim elektrischen Wasserkocher haben wir

angenommen dass die gesamte elektrische Energie in Waumlrmeenergie umgewandelt

wird Bei jeder Umwandlung geht ein Teil der Energie sbquoverlorenrsquo Das bedeutet nicht

dass die Energie nicht mehr vorhanden ist das wuumlrde gegen den

Energieerhaltungssatz verstossen Die Energie ist einfach in einer fuumlr den Prozess

nicht verwendbaren Form Nehmen wir als Beispiel einen Elektromotor Dieser nimmt

Energie in Form von elektrischer Energie auf und wandelt sie in Bewegungsenergie

um Dabei entsteht sozusagen als unerwuumlnschtes Nebenprodukt Waumlrme Die

Waumlrme bleibt im Motor bzw wird von diesem an die Umgebung abgegeben Die

Bewegungsenergie bleibt im Prozess und wird an den naumlchsten Schritt abgegeben

Mit diesem Beispiel definieren wir nun den Wirkungsgrad


Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η

Der Wirkungsgrad ist das Verhaumlltnis von Nutzen und Aufwand

Das heisst es ist das Verhaumlltnis zwischen der Energie die an den

naumlchsten Schritt abgegeben wird Eabgegeben und der Energie Eaufgebommen

die aufgenommen wurde Wir schreiben als Symbol fuumlr den

Wirkungsgrad das griechische Eta η

Schema zur Verdeutlichung des Wirkungsgrades ein Energiestrom kommt in

den Umwandlungsprozess und ein kleinerer Energiestrom (in einer anderen

Energieform) wird von der Umwandlung abgegeben Die restliche Energie

bleibt in einer nicht verwendbaren Form im Umwandlungsschritt haumlngen

Der Wirkungsgrad kann einen Wert zwischen 0 und 1 bzw zwischen 0 und 100

haben

Aufgabe 61

Wieso ist kein Wirkungsgrad von mehr als 100 moumlglich


In der Praxis ist es nicht moumlglich einen Wirkungsgrad von 100 zu erreichen da es

bei allen Vorgaumlngen Verluste durch Reibung oder entstehende Waumlrme gibt In der

folgenden Tabelle finden Sie Wirkungsgrade einiger Prozesse

Maschine Prozess

aufgenommene Energie

abgegebene Energie

Wirkungsgrad in

Bereitstellung von Nutzenergie

Erdgas-Kraftwerk chemisch elektrisch 55 - 60

Induktions-Generator thermisch elektrisch lt 30

Leichtwasserreaktor nuklear elektrisch 33

Solarzelle Strahlung

(Sonnenlicht) elektrisch 5 - 37

Waumlrmekraftwerk (Kohle) chemisch elektrisch 25 - 45

Wasserkraftwerk mechanisch elektrisch 80 - 90

Windenergieanlage mechanisch elektrisch ~ 70

Maschinen und Geraumlte

Brennstoffzelle chemisch elektrisch 20 - 70

Dampfmaschine chemisch mechanisch 3 - 10

Dieselmotor chemisch mechanisch 15 - 45

Elektromotor elektrisch mechanisch 20 - 99

Fahrraddynamo mechanisch elektrisch 20 - 60

Generator mechanisch elektrisch 95 - 99

Gluumlhlampe elektrisch Strahlung

(Licht) 5 - 15

Hochspannungs-Gleichstrom-Uumlbertragung elektrisch elektrisch 95

Lautsprecher elektrisch akustisch 02 - 2

Ottomotor chemisch mechanisch 10 - 35

Sendeanlage elektrisch Strahlung

(Radiowellen) 30 - 80

Thermoelement thermisch elektrisch 3 - 8

Transformator elektrisch elektrisch 50 - 99

Turbinentriebwerk chemisch mechanisch 40

Wechselrichter elektrisch elektrisch 93 - 96

Waumlrmeproduktion

Gaskocher chemisch thermisch 80 - 90


Kohleofen (Haushalt) chemisch thermisch 30 - 50

Kohleofen (Industrie) chemisch thermisch 80 - 90

Offener Kamin chemisch thermisch 10 - 30

Sonnenkollektor Strahlung

(Sonnenlicht) thermisch lt 85

Natuumlrliche Prozesse

Photosynthese-Reaktion Strahlung

(Sonnenlicht) chemisch 35

Gluumlhwuumlrmchen (Leuchtreaktion) chemisch Strahlung

(Licht) lt 95

[7]

62 Der Gesamtwirkungsgrad

Bis jetzt haben wir nur eine einzelne Energieumwandlung betrachtet In Prozessen

reihen sich aber meist viele Energieumwandlungen aneinander Jede Umwandlung

besitzt einen Wirkungsgrad um den ganzen Prozess zu beurteilen bestimmt man

den Gesamtwirkungsgrad den Wirkungsgrad uumlber alle Teilschritte

Der Gesamtwirkungsgrad

prod= iges ηη

Der Gesamtwirkungsgrad ist definiert als Produkt der Wirkungsgrade

aller Teilschritte

Betrachten wir als Beispiel eine Frau die zu Hause an ihrer Naumlhmaschine am naumlhen

ist Wir wollen wissen wie der Gesamtwirkungsgrad des Naumlhens ist also der

Wirkungsgrad uumlber den gesamten Energieverlauf Wir nehmen an dass die Energie

aus einem Ergas-Kraftwerk stammt Im Kraftwerk wird die elektrische Energie dann

ein erstes Mal transformiert eine zweites Mal kurz vor dem Haus der Verbraucherin

Und zum Schluss wird die elektrische Energie von der Naumlhmaschine in

Bewegungsenergie umgewandelt Wir haben folgende Teilschritte


Teilschritt Wirkungsgrad η

Das Kraftwerk wandelt Erdgas (chemische Energie) in elektrische

Energie um

04

Der Transformator beim Kraftwerk transformiert die elektrische

Energie so dass sie mit moumlglichst geringem Verlust transportiert

werden kann

099

Der Transformator in der Naumlhe der Verbraucherin transformiert

die elektrische Energie auf die haushaltsuumlblichen 230 V

095

Die Naumlhmaschine wandelt die elektrische Energie in

Bewegungsenergie um

08

Fuumlr den Gesamtwirkungsgrad erhalten wir

450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges

eNaumlhmaschinTrafoTrafoKraftwerkges

η

ηηηηη

Uumlber den gesamten Prozess betrachtet erreichen wir also einen Gesamtwirkungsgrad

von 45

Aufgabe 62

Sie verwenden ein Diesel-Notstromaggregat (η=40) um uumlber einen Generator

(η=98) Elektrizitaumlt fuumlr die Beleuchtung (η=10) eines Schadenplatzes zu

erhalten Berechnen Sie den Gesamtwirkungsgrad und schreiben Sie die

vorkommenden Energieformen auf

63 Der Carnot-Wirkungsgrad

Auch fuumlr Waumlrmekraftmaschinen wie den Carnot-Prozess laumlsst sich der Wirkungsgrad

bestimmen Die Arbeit die der Carnot-Prozess verrichtet wird durch die Energie des

warmen Reservoirs ermoumlglicht Bei der isothermen Kompression wird die Waumlrme


Q1rev vom Prozess abgegeben (von Zustand 3 nach Zustand 4 im T-S-Diagramm in

Kapitel 5) bei der isothermen Expansion wird die Waumlrme Q2rev (von Zustand 1 nach

2) abgegeben Die Waumlrmen sind mit dem Index rev versehen da der Prozess als

ganzes als reversibel gilt da Anfangs- und Endzustand identisch sind sich der Zyklus

also ruumlckgaumlngig machen laumlsst

Der Carnot-Wirkungsgrad ist definiert als

rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η

Diese Definition zeigt die Analogie zum normalen Wirkungsgrad

Sie sehen oben zur Repetition das T-S- und das p-V-Diagramm des Carnot-

Kreisprozesses

Unter Einbezug der Tatsache dass sich im Carnot-Prozess ein ideales Gas befindet

kann man den Carnot-Wirkungsgrad auch mit den folgenden Gleichungen

beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev

Da es sich bei dem System waumlhrend dem Kreislauf um ein adiabatisches System

handelt (es wird keine Waumlrme mit der Umgebung ausgetauscht) gelten die folgenden

Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ

Daraus kann man folgern dass die Verhaumlltnisse von V1 zu V2 und V3 zu V4 gleich sind

Setzt man dies in die obere Gleichung ein so erhaumllt man eine neue Gleichung fuumlr den

Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT

Carnot minus=minus=η

Aufgabe 63

Betrachten Sie einen Carnot-Kreisprozess bei dem der Zustand 3 eine

Temperatur von 300 Kelvin und Zustand 2 eine Temperatur von 400 Kelvin

hat Wie ist der Wirkungsgrad dieses Prozesses Wenn der Prozess eine

Energie von 125 kJ aufnimmt welche Energie gibt er ab


64 Kontrollaufgaben





1 Wie hoch ist der Gesamtwirkungsgrad Ihrer Heizplatte (η=30 )

wenn Sie annehmen dass Sie die Energie von einem Wasserkraftwerk

(η=90) beziehen die Transformation einen Wirkungsgrad von 90

besitze Welche Energieformen kommen vor

2 Sie benoumltigen fuumlr Ihre endotherme Reaktion 1000 kJ Ihnen stehen

ein Benzinaggregat (η=35 ) ein Generator (η=98 ) und eine

Heizplatte (η=30 ) zur Verfuumlgung Berechnen Sie den

Gesamtwirkungsgrad Ihres Versuchsaufbaus und geben Sie die

Energieformen an


3 Wie viel Benzin (Energiedichte 32 MJl-1) benoumltigen Sie um die

Reaktion aus der Aufgabe 2 durchzufuumlhren

4 Sie haben 2 Carnot-Kreisprozesse und Sie sollen auf Grund des

Wirkungsgrades entscheiden welcher der bessere ist Bei Prozess A ist

Tmax = 700 K und Tmin = 500 K Bei Prozess B ist Tmax = 400 K und

Tmin = 300 K



Aufgabe 61

Ein Wirkungsgrad von uumlber 100 wuumlrde bedeuten dass bei der Umwandlung mehr

Energie herauskommt als hineingeht Dies wuumlrde einem Perpetuum Mobile erster Art

entsprechen und gegen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik verstossen

(bdquoEnergie kann nicht vernichtet oder erschaffen werdenldquo)

Aufgabe 62

Umwandlung aufgenommene Energie abgegebene Energie Wirkungs-

grad

Dieselaggregat chemisch (Diesel) mechanisch (Bewegung) 04

Generator mechanisch (Bewegung) elektrisch 098

Gluumlhlampe elektrisch Strahlung (Licht) 01

Fuumlr den Gesamtwirkungsgrad erhaumllt man

039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges

LampeGeneratorDieselges

η

ηηηη

Das bedeutet dass dieser Vorgang einen Gesamtwirkungsgrad von 392 hat was

bei naumlherer Betrachtung sehr wenig ist Am meisten Energie geht bei der Gluumlhlampe

verloren da dort sehr viel Waumlrme produziert wird die nicht genutzt werden kann

Aufgabe 63

Gegeben sind T3 und T2 Von Zustand 1 nach Zustand 2 erfolgt eine isotherme

Zustandsaumlnderung T1 ist also identisch mit T2 Damit laumlsst sich der Carnot-

Wirkungsgrad bestimmen

7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η

Die aufgenommene Energie Q2rev betraumlgt gemaumlss Aufgabenstellung 125 kJ Um die

abgegebene Energie Q1rev zu bestimmen setzten wir direkt den Wirkungsgrad ein


kJkJE

EE

EE

abgegeben

nAufgenommeabgegeben

naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η


L Literaturverzeichnis

[1] C Mortimer Das Basiswissen der Chemie 1987 5 Auflage Thieme Verlag

Stuttgart

[2] P Atkins Physical Chemistry 2002 7 edition Oxford University Press Oxford

[3] M Quack Skript Thermdynamik 2004 ETH Zuumlrich Zuumlrich

[4] F Merkt Skript Physikalische Chemie III 2000 ETH Zuumlrich Zuumlrich

[5] P Tipler Physik 2004 2 Auflage Elsevier Muumlnchen

[6] L Muumlller R Sigrist Kalorimetrie 2004 ETH Zuumlrich Zuumlrich

[7] httpwwwwikipediade

[8] O Dossenbach Thermodynamik fuumlr Chemieingenieure 2005 ETH Zuumlrich Zuumlrich

[9] P Kaeser Atombau (Kugelwolkenmodell) 2002 educETH ETH Zuumlrich Zuumlrich

[10] E Meister A Schweiger Praktikum Allgemeine Chemie 2003 4 Auflage ETH

Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil

Nur fuumlr Lehrpersonen bestimmt

X1 Musterloumlsungen Kapitel 1

Test 1

Sie beantwortet die Fragen rund um Energie und Energieuumlbertragung In der Chemie

ist die Thermodynamik wichtig um die Spontanitaumlt und den Energieverlauf einer

Reaktion zu beschreiben

Test 2

Eine Reaktion wird als spontan bezeichnet wenn sie freiwillig ablaumluft Fuumlr manche

spontane Reaktionen muss zuerst eine Aktivierungsenergie aufgewendet werden um

sie in Gang zu setzen Es muss jedoch nicht die ganze Zeit Energie aufgewendet

werden

Beispiele Knallgasreaktion Natrium und Wasser etc


Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot

Vorsicht Temperatur in Kelvin umrechnen denn das Volumen kann unmoumlglich Null

werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3

Gegeben V1 T1 p1 T2 p2

Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot

sdot=sdotrArrsdotsdot=sdot

Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n

Man berechnet zuerst die Menge an Stickstoffgas n(N2)


molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

Uumlber die stoumlchiometrische Gleichung findet man

molmolNnNaNn 127703191502)(

32)( 23 =

sdot==

Die Molmasse von Natriumazid betraumlgt 6501 gmol-1 daher betraumlgt die Menge an

Natriumazid vor der Detonation 83 g


Experiment

Es werden folgende Werte gemessen

Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-

nitrat 23 16 -7 100 1011 1019 -2rsquo9269 -29rsquo040

Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1

Rundkolben ohne Deckel offenes System

Rundkolben mit Deckel geschlossenes System

Thermoskanne isoliertes System

Badewanne (man kann Wasser ein- und ablaufen lassen) offenes System

Kaffeetasse (ohne Kaffee zu verschuumltten dann waumlre es ein offenes System)

geschlossenes System


Test 2

Der Eisenblock wird sich erwaumlrmen das Wasser abkuumlhlen Nach einer gewissen Zeit

haben Eisenblock und Wasser dieselbe Temperatur Die Atome des Eisenblocks

werden beschleunigt die Molekuumlle des Wassers verlangsamt

Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ

Δsdotsdot=Δ=Δsdot

=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1

Alle Aufgaben sind zu loumlsen indem die Energiegleichung aufgestellt wird dann die

Formeln fuumlr die entsprechenden Energien eingesetzt und nach der gesuchten

Variablen aufgeloumlst werden


hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=

Zum Vergleich Schallgeschwindigkeit betraumlgt 1225 kmh die Rakete wuumlrde also

Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot

sdotsdot=sdotΔsdot=

sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=

Die Reaktionsenergie ist viel groumlsser als die Schmelzenergie der Dose die Dose

wuumlrde also rein energetisch gesehen schmelzen Da die Energie aber schlagartig frei

wird wird die Dose explodieren


Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1

Die Bekannten koumlnnen direkt in die Gleichung fuumlr die Reaktionsentropie eingesetzt

werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2

Die Standard-Reaktionsentropie berechnet sich aus der Summe der beteiligten

absoluten Standard-Entropien mit der Formel

sumsum minus=Δ 000RP SSS

Fuumlr 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) ergibt dies

( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=

sdotsdotminus+sdot=Δ

sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222

Fuumlr N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ergibt es weiter

( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=

sdotsdotminussdot+=Δ

sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3

Man nutzt die Tatsache aus dass der Dampf mit dem Methanol im Gleichgewicht

steht und somit ΔG = 0 ist

CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=

=ΔsdotminusΔ=Δ=Δ

643371110

437

000

Der tatsaumlchliche Wert liegt bei 6496 degC die Abweichung kommt von der Annahme

dass ΔH0 und ΔS0 nicht temperaturunabhaumlngig sind


Test 4

Man kann direkt in die Formel fuumlr die Reaktionsentropie einsetzen

molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ

ΔG ist negativ die Reaktion ist daher exergon und somit spontan


Test 1

Energieformen

Prozess aufgenommene Energie abgegebene Energie

Wasserkraftwerk mechanisch elektrisch

Transformation elektrisch elektrisch

Heizplatte elektrisch thermisch

Der Gesamtwirkungsgrad wird als Produkt der einzelnen Wirkungsgrade berechnet

3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges

HeizplatteTranftWasserkrafGes

iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen


Benzinaggregat chemisch mechanisch

Generator mechanisch elektrisch




3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges

HeizplatteGeneratorAggregatGes

iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3

Die benoumltigte Waumlrme Q fuumlr die Reaktion betraumlgt 1000 kJ Uumlber die Energiedichte

EBenzin kann man mit dem Wirkungsgrad aus Test 2 direkt die folgende Gleichung

herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4

Man berechnet fuumlr beide Prozesse den Wirkungsgrad gemaumlss der gegebenen Formel

2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η

Der Prozess A weist den houmlheren Wirkungsgrad auf ist also der effizientere Prozess



E Einfuumlhrung












erkennen koumlnnen







E Einfuumlhrung 3








21 Das Modell12




Umrechnungen [2] 18











41 Energieformen36

42 Arbeit37

























X Lehrerteil 74









Lernziele


verstanden



Zeit 1 Lektion























Lernaufgabe






Kontrollaufgabe



kontrollieren


Experiment






Lektuumlre




Abschnitt

Wichtig
















Gasen
































Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




E Einfuumlhrung 3








21 Das Modell12




Umrechnungen [2] 18











41 Energieformen36

42 Arbeit37

























X Lehrerteil 74









Lernziele


verstanden



Zeit 1 Lektion























Lernaufgabe






Kontrollaufgabe



kontrollieren


Experiment






Lektuumlre




Abschnitt

Wichtig
















Gasen
































Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η





















X Lehrerteil 74









Lernziele


verstanden



Zeit 1 Lektion























Lernaufgabe






Kontrollaufgabe



kontrollieren


Experiment






Lektuumlre




Abschnitt

Wichtig
















Gasen
































Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




Lernziele


verstanden



Zeit 1 Lektion























Lernaufgabe






Kontrollaufgabe



kontrollieren


Experiment






Lektuumlre




Abschnitt

Wichtig
















Gasen
































Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




Lernaufgabe






Kontrollaufgabe



kontrollieren


Experiment






Lektuumlre




Abschnitt

Wichtig
















Gasen
































Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η















Gasen
































Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η

















Rolle spielt



















ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




ist Thermodynamik





abschaumltzen



14 Kontrollaufgaben













Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η








Zeit 1 Lektion







21 Das Modell


















Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




Kasten sei







constVp =sdot





2211 VpVp sdot=sdot


Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Aufgabe 21











TkpTkVsdot=sdot=







folgendermassen


TRnVp sdotsdot=sdot












anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η










anschauen

Beispiel 1 Helium







Gesucht V2




3

3

2

2

1122211

22

11

12508

11m

barmbar

V

pVp

VVpVpTRnVpTRnVp

=sdot

=

sdot=rArrsdot=sdot

⎭⎬⎫





Bekannte V T p R

Gesucht n










mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η








mol

KKmollkPalkPa

n

TRVpnTRnVp

02790323318


sdot=

sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot

minusminus




von 20 degC





Gesucht p2









barK

Kbarp

TTp

pTp

Tp

VRn

VRn

Tp

TRnVpx

xxx

7715293

308152

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






Aufgabe 22





aumlndert










Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Umrechnungen [2]



Druck




Volumen

1 l = 1 dm3 = 1000 ml = 0001 m3

Temperatur

T[K] = T [degC] + 27315 0 degC = 27315 K

T[degC] = T[K] -27315 20 degC = 29315 K

24 Kontrollaufgaben
























Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η


















Aufgabe 21


mLkPa

mLkPap

VpV

VpVp

180100

30060

2

112

2211

=sdot

=sdot

=

sdot=sdot

Aufgabe 22





kPabarl

lbarp

VVp

pVpVpTRn

TRnVp xx

2118182158

12152

2

1122211

==sdot

=


sdotsdot=sdot





beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






beschreiben


Zeit 2 Lektionen




31 Die Temperatur








kaumllter ist sie














Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η







Aufgabe 31




Grad Celsius Kelvin

25

35015

10

250

10015

500














Einmachglas











Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η












Substanzen














Temperatur ablesen


Temperaturmessen


[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



[8]
























12 UUU minus=Δ








VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






VpUH sdot+=






veraumlndert)


VpUHR Δsdot+Δ=Δ






















werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η














werden

Schema eines









Aufgabe 32





















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η


















werden
















auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

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Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η













auf













Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid










Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η











Salz

Salz

mMH

HmsdotΔ

=Δ




⎢⎣⎡molJ

Kaliumnitrat

Natriumchlorid

Natriumhydroxid









Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η










Argon g 05203 207862

Beryllium s 182 164


Eisen s 0450 251

Ethanol l 244 112

Gold s 01291 2542

Graphit s 0710 853

Helium g 51932 207862

Kupfer s 0385 2447

Lithium s 358 248




Neon g 10301 207862


Silizium s 0703 422


Uran s 0116 277






34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



34 Kontrollaufgaben








Thermoskanne

Badewanne

Kaffeetasse






bzw atomarer Ebene













Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η














Aufgabe 31


T [K] = T [degC] + 27315

Grad Celsius Kelvin

25 29815

77 35015

10 28315

250 52315

-173 10015

500 77315

Aufgabe 32



kJJK

KmolJmolH

TCmH pO

88048811538292

2


sdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ








analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






analysieren

Zeit 1 Lektion










41 Energieformen





[ ] [ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ sdot== 2

2

11s

mkgJE





sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






sFW sdot=



(F = m a)






WQU +=Δ





kJQ 762minus=



kJJmNW 250002500025 ==sdot=




























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η

























2

21 vmEkin sdot=

















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η
















21 2

10 vmEE kin sdot=+=







mm

smsm

s

avssamvmEE

5376

225

32

151

21

21

2

2

22

21

==sdot

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=



(Verlangsamung) weg





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

sJWEel 1]1[








QEE el += QEel =



tsJEel ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= 1000





JK

mlgml

KgJQ

TmCQ p


=

Δsdotsdotsdot= ρ


min884sec72921000

691292===

JJt


Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Aufgabe 41




Systems auf

Zusammenfassung














Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

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gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η








Mec

hani

sche

Ener

gie

Ther

mis

che

Ener

gie

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Elek

tris

che

Ener

gie

Chem

isch

e

Ener

gie

Nuk

lear

e

Ener

gie

Mec

hani

sche

Ener

gie

Get

riebe

Dam

pf-

turb

ine

Rad

iom

eter

Elek

trom

otor

Mus

kel

schn

elle

Neu

tron

en

Ther

mis

che

Ener

gie

Bre

mse

n

Waumlr

me-

uumlber

rage

r

Sola

r-

kolle

ktor

Elek

troh

erd

Oumllh

eizu

ng

Sonn

e

Stra

hlun

gs-

ener

gie

Sync

hrot

ron-

stra

hlun

g

Gluuml

hend

es

Met

all

Nic

htlin

eare

Opt

ik

Blit

z

Gluuml

h-

wuumlr

mch

en

Gam

ma-

stra

hlen

Elek

tris

che

Ener

gie

Gen

erat

or

Ther

mo-

elem

ent

Sola

rzel

le

Tran

s-

form

ator

Bre

nnst

off-

zelle

Inne

re

Kon

vers

ion

Chem

isch

e

Ener

gie

Eisc

hnee

Hoc

hofe

n

Phot

o-

synt

hese

Akku

mul

ator

Koh

le-

verg

asun

g

Rad

ioly

se

Nuk

lear

e

Ener

gie

Teilc

hen-

besc

hleu

-

nige

r

Supe

rnov

a

Ker

npho

to-

effe

kt

Isom

erie

-

vers

chie

bung

Bru

trea

ktor


48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



48 Kontrollaufgaben























398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η














398 kJkg-1)









Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η










Aufgabe 41







mm

smkg

Jsmkg

s

am

Qvm

sQsamvm

83200003

00050500112

31000

00050151000

221

2

2

2

2

=minus

=sdot

minus⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

=

sdotminus

minussdot






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






Zeit 2 Lektionen



vorzustellen









(siehe Abbildung)







unten maximiert











Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






Reispudding bilden

Entropie







TQS Δ

=Δ



⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep

A

E

TT

CnS

VV

RnS

ln

ln





[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=KJS

Aufgabe 51










0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η









0gtΔS







Carnot-Kreisprozess



gebracht wird



















werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η









werden muss




















zweiten Hauptsatz













folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η












folgt definiert ist

Freie Enthalpie G











Reaktion



werden







aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




aTRGGSTHG

ln0 sdotsdot+Δ=Δ

ΔsdotminusΔ=Δ







H2 (g) + Br2 (l) 2 HBr (g)




molkJ

KmolkJK

molkJG

STHG

4910611402984772 minus=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


ΔsdotminusΔ=Δ


Aufgabe 52


spontan


ΔS = -3264 Jmol-1K-1

T = 25 degC



ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




ΔS = +1574 Jmol-1K-1

T = 20 degC


ΔS = +1326 Jmol-1K-1

T = 45 degC













zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η





zu
















gleich null










Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η











Mobile zweiter Art)










Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η





Jmol-1K-1 angegeben


Ag (s) 4272 HCl (g) 1867

AgCl (s) 9611 HF (g) 1735

Al (s) 283 HI (g) 2063

Al2O3 (s) 51 Hg (l) 774

Br2 (l) 1523 HgO (s) 72

C (Graphit) 569 H2O (g) 1887

Ca (s) 416 H2O (l) 6996

CaCO3 (s) 929 H2S (g) 2056

CaO (s) 398 I2 (s) 1167

Ca(OH)2 (s) 761 La (s) 573

CH4 (g) 1862 Li (s) 28

C2H2 (g) 2008 N2 (g) 19153

C2H4 (g) 2195 Na (s) 51

C2H6 (g) 2295 NaCl (s) 7238

Cl2 (g) 223 NH3 (g) 1925

CO (g) 1979 NO (g) 2106

CO2 (g) 2136 NO2 (g) 2405

F2 (g) 2033 O2 (g) 20503


Fe2O3 (s) 90 SO2 (g) 2485

H2 (g) 1306 Zn (s) 416

HBr (g) 1985 ZnO (s) 439


56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



56 Kontrollaufgaben

























2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η
















2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)





Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




Aufgabe 51





mmolmolllnmoll

lK

lKV

TTVV

TV

TV

pRn

pRn

TVTRnVp

x

xxx

0832124050124

2415273

41422152932

1

212

2

2

1

1

=sdot=rArr=

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot




KJ

mlml

KmolJmolS

VVRnS

A

E

012050

100ln31448100832

ln

3 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛sdot

sdotsdotsdot=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

minus

Aufgabe 52



gerechnet werden

a) 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) T = 25 degC

ΔH = -5717 kJmol-1 ΔS = -3264 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 43474326402987571 minus=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛





ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




ΔH = +2937 kJmol-1 ΔS = +1574 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 7516157402933729 minus=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ



ΔH = +6117 kJmol-1 ΔS = +1326 Jmol-1K-1

molkJ

KmolkJK

molkJG 0019132603181761 +=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

sdotsdotminus+=Δ






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






berechnen

Zeit 2 Lektionen




61 Der Wirkungsgrad














Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Der Wirkungsgrad η

naufgenomme

abgegeben

EE

=η











haben

Aufgabe 61






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η






Maschine Prozess


abgegebene Energie

Wirkungsgrad in


















(Licht) 5 - 15










Waumlrmeproduktion












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η












(Licht) lt 95

[7]







prod= iges ηη


aller Teilschritte











Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η





Energie um

04



werden kann

099



095


Bewegungsenergie um

08


450809509906021

=sdotsdotsdot=

sdotsdotsdot=

ges


η

ηηηηη


von 45

Aufgabe 62
















rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η









rev

rev

rev

revrevCarnot Q

QQ

QQ

2

1

2

12 1minus=minus

=η



Kreisprozesses



beschreiben

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdotsdot=

2

1max2

4

3min1

ln

ln

VVTRnQ

VV

TRnQ

rev

rev



Beziehungen


1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



1

1

1

2

max

min

2211

constVT

VV

TT

VpVp

=sdot

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

sdot=sdot

minus

minus

γ

γ



Carnot-Wirkungsgrad

max

min

1

3 11TT

TT


Aufgabe 63






64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



64 Kontrollaufgaben













Energieformen an







Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η








Tmin = 300 K



Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η




Aufgabe 61





Aufgabe 62


grad





039201098040 =sdotsdot=

sdotsdot=

ges


η

ηηηη




Aufgabe 63




7504003001

11

3

=minus=

minus=

KK

TT

Carnot

Carnot

η

η




kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



kJkJE

EE

EE

abgegeben


naufgenomme

abgegeben

7593750125 =sdot=

sdot=

=

η

η




Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η





Stuttgart










Zuumlrich Zuumlrich


X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



X Lehrerteil



Test 1




Test 2




werden



Test 1

Gegeben V1 T1 T2

Konstant n R p

Gesucht V2


mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



mlK

KmlV

TTV

VTV

TV

pRn

pRn

TV

TRnVp

x

x

48415323

152731002

1

212

2

2

1

1

=sdot

=

sdot=rArr==

sdot

sdot=

sdotsdot=sdot


werden

Test 2

Gegeben V n T R

Gesucht p

kPal

KKmollkPamol

p

p

8515910

153833441850

VTRnp

TRnV

=sdot

sdotsdot

sdot=

sdotsdot=

sdotsdot=sdot

Test 3


Konstant n R

Gesucht V2

mlKkPa

KmlkPaV

TpTVpV

TVp

TVpRn

TVp

RnTRnVpx

xxxxx

938915298325101

152733751152

12

2112

2

22

1

11

=sdotsdotsdot

=

sdotsdotsdot

=rArrsdot

=sdot

=sdot


Test 4

Gegeben V p T

Gesucht n



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

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kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

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JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



molK

KmollkPa

lkPaNn

kPaatmTRVpnTRnVp

191501531831448

5325101)(

3251011

2 =sdot

sdotsdot

sdot=

=sdotsdot

=rArrsdotsdot=sdot



32)( 23 =

sdot==




Experiment


Salz TA

[degC]

TE

[degC]

ΔT

[K]

mH2O

[ml]

MSalz

[gmol]

mSalz

[g]

ΔH

[J]

ΔHm

[Jmol]

Kalium-


Natrium-

chlorid 23 22 -1 100 5844 1006 -41813 -2rsquo429

Natrium-

hydroxid 23 41 +18 100 4000 1066 +75263 +28rsquo239

Test 1








Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Test 2




Test 3

kJKKg

JgQ

TCmHQKg

JC

KTgm

p

Lip

Li

16720583100

583

20100

=sdotsdot

sdot=Δ


=

=Δ=

Test 4

K

KgJg

JT

K

KgJg

JT

KgJC

KgJC

CmQT

JsJsPtQ

st

Graphit

Diamant

Graphitp

Diamantp

p

58471010

600

91175091010

600

710

50910

6001060

60min1

=

sdotsdot

=Δ

=

sdotsdot

=Δ

sdot=

sdot=

sdotΔ

=Δ

=sdot=sdot=Δ

==


Test 1





hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



hkm

sm

kgs

mkg

v

mQvQvm

QE

MJkgMJkgQ

QEE

Kin

Kin

0886169100010

000000300142

221

30014143100

2

2

2

==

sdotsdot

=

=rArr=sdot

=

=sdot=

+=


Mach 5 fliegen

Test 2

s

skJ

kJkgkgkJ

t

QQE

kJKg

JKgCTmQ

kgkgkJQ

tsJtWtPE

QQEE

ErhitzenSchmelzel

pErhitzen

Schmelz

el

ErhitzenSchmelzel

1181

48131063

4813129101044100

1063

18001800

=+sdot

=

+=

=sdot


sdot=

sdot=sdot=sdot=

++=

Test 3

kJkgkJkgE

kJmolkJmolE

EEE

Schmelz

ation

Schmelzaktion

9593980250

44747410Re

Re

=sdot=

=sdot=

+=





Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Test 4

( )min56390

2501000

691292

2506912921000

250

1000

691292701100018134

==minus

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=sdotsdotsdotsdot

=

Δsdotsdotsdot=

+=

++=

s

sJ

Jt

tsJJt

sJ

tsJQ

tsJE

JKmlgml

KgJQ

TmCQ

QQE

QQEE

Umgebung

el

Wasser

pWasser

UmgebungWasserel

UmgebungWasserel

ρ


Test 1


werden

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛sdotsdot=Δ

A

Ep T

TCnS ln

Fuumlr Argon

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

17575020ln7862203

5020

786220

3

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=


Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Fuumlr Stickstoff

KJ

CC

KmolJmolS

CTCT

KmolJC

moln

A

E

p

58852545ln12295

2545

1229

5

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛degdeg

sdotsdot

sdot=Δ

deg=deg=

sdot=

=

Test 2





( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS OHOH

sdot=


sdotminus+sdot=Δ

27196966920320561302

22

0

0000222


( ) ( )( ) ( )[ ]

KmolJ

KmolJS

SSSS NHHN

sdot=


sdotminussdot+=Δ

33198519226130353191

23

0

0000322

Test 3



CK

KmolkJ

molkJ

T

SHT

STHGG

deg==

sdot

=

ΔΔ

=


643371110

437

000




Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



Test 4


molkJ

KmolkJK

molkJG

KTSTHG

286915015298114

15298

minus=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛


=ΔsdotminusΔ=Δ



Test 1

Energieformen






3242430309090 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 2

Energieformen







3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η



3101029030980350 ==sdotsdot=

sdotsdot=

=prod

Ges


iGes

η

ηηηη

ηη

Test 3



herleiten

dll

lkJ

kJm

EQm

QmE

Benzin

BenzinGesBenzin

BenzinBenzinGes

330400003210290

1000cong=

sdot=

sdot=

=sdotsdot

η

η

Test 4


2504003001

28607005001

1max

min

=minus=

=minus=

minus=

KKB

KKA

TT

Carnot

Carnot

Carnot

η

η

η


leitprogramm grundlagen der thermodynamik · leitprogramm grundlagen der thermodynamik seite 3 e...

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