Physikalische Chemie 2 (Thermodynamik)
  

Aufgabe der chemischen Thermodynamik ist die Berechnung und Vorhersage der Richtung von stofflichen Umwandlungen (inkl. Phasenumwandlungen) und der dabei umgesetzten Energiebeträge, sowie deren Abhängigkeiten von bestimmten physikochemischen Parametern wie Druck, Temperatur, Dichte, Zusammensetzung etc. In diesem Modul, welches für das 2. Fachsemester empfohlen ist, werden die hierfür notwendigen Kenntnisse vermittelt. Die Vorlesung wird von einem Seminar begleitet, in dem Übungsaufgaben und konkrete Anwendungsbeispiele besprochen werden.

Literatur z.B.:
G. Wedler, Lehrbuch der Physikalischen Chemie, 5. Aufl., Wiley-VCH, Weinheim 2004.
P.W. Atkins, Physikalische Chemie, 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim, 2002 oder später
G.M. Barrow, Physikalische Chemie (Gesamtausgabe), Bohmann Verlag, Wien, 1984 oder später
R. Silbey, R.A. Alberty, Physical Chemistry, 3rd edition, Wiley, New York, 2000 oder später

Aus dem Inhalt (für eine detaillierte Vorlesungsbeschreibung s. Modulhandbuch):

I. Einführung
   1.   Aufgaben der Thermodynamik
   2.   Grundbegriffe
   3.   Thermisches Gleichgewicht und Temperatur
   4.   Arbeit, Wärme, Energie
   5.   Volumenarbeit, isobar, isotherm, reversibel und irreversibel

II. Der erste Hauptsatz
   1.   Die innere Energie, U
   2.   Zusammenhang mit Wärme und Arbeit
   3.   Molekulare Deutung von ΔW, ΔQ, und ΔU
   4.   Temperaturabhängigkeit von U
   5.   Zustandsfunktionen und totale Differentiale
   6.   Die Joule’schen Experimente
   7.   Die Enthalpie, H
   8.   Temperaturabhängigkeit von H
   9.   Wärmekapazitäten
   10. Adiabatische Expansion und Kompression
   11. Der Joule-Thomson-Effekt

III. Thermochemie
   1.   Der Standardzustand und Standardenthalpien
   2.   Standardenthalpien von Phasenübergängen
   3.   Standard-Reaktionsenthalpien
   4.   Standard-Bildungsenthalpien
   5.   Innere Standardenergien
   6.   Heß’scher Satz
   7.   Kirchhoff’sche Gesetze

IV. Der zweite Hauptsatz
   1.   Der Carnot-Kreisprozeß
   2.   Der Wirkungsgrad und die Entropie S
   3.   Anwendungen von Carnot-Maschinen
   4.   Entropie von System und Umgebung
   5.   Eigenschaften der Entropie
   6.   Nernst’sches Wärmetheorem
   7.   Die Helmholtz-Energie A und die Gibbs-Energie G
   8.   Freie Standardenthalpie
   9.   Die charakteristischen Funktionen
   10. Temperatur- und Druckabhängigkeit von G

V. Mischungen
   1.   Partielle molare Größen
   2.   Die Gibbs-Duhem-Gleichung
   3.   Das chemische Potential μ
   4.   Die Gibbs’schen Fundamentalgleichungen
   5.   Temperatur- und Druckabhängigkeit von μ
   6.   Thermodynamik idealer Gasmischungen
   7.   Thermodynamik realer Gasmischungen
   8.   Thermodynamik flüssiger Mischungen
   9.   Die thermodynamischen Standardzustände gasförmiger und flüssiger Lösungen

VI. Phasenumwandlungen
    1.  Die Gibbs’sche Phasenregel
    2.  Phasengleichgewichte in Einkomponentensystemen
    3.  Clausius-Clapeyron’sche Gleichung
    3.  Klassifikation von Phasenübergängen
    4.  Kolligative Eigenschaften
    5.  Phasendiagramme flüssig-gasförmig binärer Mischungen
    6.  Phasendiagramme flüssig-flüssig binärer Mischungen
    7.  Phasendiagramme flüssig-fest binärer Mischungen

VII. Chemisches Reaktionsgleichgewicht
    1.  Die chemische Affinität
    2.  Homogene Gasgleichgewichte
    3.  Das Gleichgewicht der Ammoniaksynthese
    4.  Die Gleichgewichtskonstanten Kp, Kf, Kx, Kc
    5.  Das Prinzip des kleinsten Zwanges, Le Chatelier'sches Prinzip
    6.  Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten
    7.  Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten
    8.  Das heterogene Gleichgewicht
    9.  Die partielle Gleichgewichtskonstante des heterogenen Gleichgewichts