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Physikalische Chemie

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Страница 1 Inhaltsverzeichnis Tabellenverzeichnis Illustrationsverzeichnis Orientierungspunkte Seitenliste Страница 7Страница 8Страница 9Страница 10Страница 11 Die Arbeit mit diesem Buch Die Gliederung der Information Das Wichtigste in Kürze Begründungen Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Wegweiser Anwendungen Hinweise Interaktive Übung Zusatzinformation Tabellenanhang Erste Hilfe in Mathematik Kommentare Mathematische Exkurse Das Lösen von Aufgaben Praktische Beispiele Beispiele Übungen Diskussionsfragen Aufgaben Molecular Modelling und Computerchemie Begleitmaterialien Für Dozenten Für Studierende Online-Unterstützung und Zusatzmaterial für Studenten und Dozenten Страница 33Страница 34Страница 35 Grundlagen G G.1 Atome G.2 Moleküle Hinweis G.3 Makroskopische Materie Hinweis Hinweis G.4 Energie G.5 Die Beziehung zwischen molekularen und makroskopischen Eigenschaften Kommentar G-1 G.5.1 Die Boltzmannverteilung G.5.2 Der Gleichverteilungssatz G.6 Das elektromagnetische Feld Hinweis G.7 Einheiten Leichte Aufgaben Страница 52Страница 53 1
Die Eigenschaften der Gase 1.1 Das ideale Gas 1.1.1 Die Zustände der Gase Druck Übung 1-1 Druckmessung Beispiel 1-1 Die Berechnung des Drucks einer Flüssigkeitssäule Übung 1-2 Temperatur Hinweis Hinweis Ein praktisches Beispiel 1.1.2 Die Gasgesetze Kommentar 1-1 Das ideale Gasgesetz Hinweis Beispiel 1-2 Anwendung der Zustandsgleichung des idealen Gases Übung 1-3 Die kinetische Gastheorie Gasmischungen Beispiel 1-3 Die Berechnung von Partialdrücken Übung 1-4 Anwendung 1-1 Die Gasgesetze und das Wetter 1.2 Reale Gase 1.2.1 Zwischenmolekulare Wechselwirkungen Der Kompressionsfaktor Virialkoeffizienten Kondensation Kritische Größen 1.2.2 Die Van-der-Waals-Gleichung Die Gleichung Begründung 1-1 Die Van-der-Waals-Gleichung Beispiel 1-4 Die Anwendung der Van-der-Waals-Gleichung zur Bestimmung des molaren Volumens Übung 1-5 Zur Gültigkeit der Gleichung Das Prinzip der übereinstimmenden Zustände Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Diskussionsfragen Leichte Aufgaben Schwerere Aufgaben ³⁾ Rechenaufgaben Theoretische Aufgaben Anwendungsaufgaben Mathematischer Exkurs 1: Differenziation und Integration Notes Страница 98 2
Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik 2.1 Grundbegriffe 2.1.1 Arbeit, Wärme und Energie Grundlegende Definitionen Die molekulare Interpretation von Arbeit und Wärme 2.1.2 Die Innere Energie ■ Kommentar 2-1 Die molekulare Interpretation der Inneren Energie Die Formulierung des Ersten Hauptsatzes Ein praktisches Beispiel Hinweis 2.1.3 Volumenarbeit Eine allgemeine Formulierung der Arbeit Freie Expansion Expansion gegen einen konstanten Druck ■ Kommentar 2-2 Reversible Expansion Isotherme reversible Expansion ■ Kommentar 2-3 Beispiel 2-1 Die Volumenarbeit bei der Herstellung von Gasen Übung 2-1 2.1.4 Wärmeübergänge Kalorimetrie ■ Kommentar 2-4 Ein praktisches Beispiel Die Wärmekapazität Ein praktisches Beispiel ■ Kommentar 2-5 2.1.5 Die Enthalpie Definition der Enthalpie Begründung 2-1 Die Beziehung ΔH = qp Die Messung von Enthalpieänderungen Beispiel 2-2 Die Beziehung zwischen ΔU und ΔH Übung 2-2 Ein praktisches Beispiel Beispiel 2-3 Die Berechnung von Enthalpieänderungen Übung 2-3 Die Temperaturabhängigkeit der Enthalpie Beispiel 2-4 Die Temperaturabhängigkeit der Enthalpie Übung 2-4 Anwendung 2-1 Dynamische Differenzialkalorimetrie 2.1.6 Adiabatische Änderungen Ein praktisches Beispiel Übung 2-5 Ein praktisches Beispiel 2.2 Thermochemie 2.2.1 Standardenthalpien ■ Kommentar 2-6 Hinweis Enthalpieänderungen bei physikalischen Zustandsänderungen Ein praktisches Beispiel Die Enthalpien chemischer Reaktionen Der Satz von Hess Beispiel 2-5 Die Anwendung des Satzes von Hess Übung 2-6 Anwendung 2-2 Energiespeicher im Körper 2.2.2 Standardbildungsenthalpien Reaktionsenthalpie und Bildungsenthalpie ■ Kommentar 2-7 Ein praktisches Beispiel Bildungsenthalpien und Molecular Modeling 2.2.3 Die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsenthalpien Beispiel 2-6 Eine Anwendung des kirchhoffschen Gesetzes Übung 2-7 2.3 Zustandsfunktionen und totale Differenziale 2.3.1 Totale und nicht totale Differenziale Beispiel 2-7 Die Berechnung von Arbeit, Wärme und Innerer Energie Übung 2-8 2.3.2 Änderungen der Inneren Energie Allgemeine Betrachtungen Das Experiment von Joule Die Änderung der Inneren Energie bei konstantem Druck Beispiel 2-8 Berechnung des Koeffizienten der thermischen Ausdehnung eines Cases Übung 2-9 2.3.3 Der Joule-Thomson-Effekt Begründung 2-2 Die Abhängigkeit der Enthalpie von Druck und Temperatur Die Beobachtung des Joule-Thomson-Effekts Begründung 2-3 Der Joule–Thomson-Effekt Die Interpretation des Joule-Thomson-Effekts auf molekularer Ebene Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Zusatzinformationen Zusatzinformation 2-1: Adiabatische Prozesse Zusatzinformation 2-2: Die Beziehung zwischen den Wärmekapazitäten Diskussionsfragen Leichte Aufgaben Schwerere Aufgaben ¹⁾ Rechenaufgaben Theoretische Aufgaben Anwendungsaufgaben Mathematischer Exkurs 2: Differenzialrechnung von Funktionen mehrerer Variablen ME2.1 Partielle Ableitungen Ein praktisches Beispiel Übung ME2-1 ME2.2 Exakte Differenziale Ein praktisches Beispiel Übung ME2-2 Ein praktisches Beispiel Übung ME2-3 Ein praktisches Beispiel Übung ME2-4 Ein praktisches Beispiel Übung ME2-5 Note Страница 200 3
Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik 3.1 Die Richtung freiwilliger Prozesse 3.1.1 Die Dissipation der Energie 3.1.2 Die Entropie Diethermodynamische Definition der Entropie Hinweis Beispiel 3-1 Die Entropieänderung bei isothermer Expansion eines idealen Gases Ein praktisches Beispiel Übung 3-1 Ein praktisches Beispiel Übung 3-2 Die statistische Deutung der Entropie Die Entropie als Zustandsfunktion Begründung 3-1 Die Erwärmung bei einer reversiblen adiabatischen Expansion DiethermodynamischeTemperatur Die clausiussche Ungleichung Ein praktisches Beispiel Anwendung 3-1 Kälteerzeugung Ein praktisches Beispiel 3.1.3 Entropieänderungen bei speziellen Prozessen Expansion Phasenübergänge Ein praktisches Beispiel Übung 3-3 Erhitzen Beispiel 3-2 Die Änderung der Entropie Hinweis Übung 3-4 Die Messung der Entropie Ein praktisches Beispiel Beispiel 3-3 Die Entropie bei tiefen Temperaturen Übung 3-5 3.1.4 Der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik Das nernstsche Wärmetheorem Ein praktisches Beispiel Entropien nach dem Dritten Hauptsatz Ein praktisches Beispiel Hinweis Übung 3-6 Anwendung 3-2 Kristallfehler 3.2 Die Beschränkung auf das System 3.2.1 Freie Energie und Freie Enthalpie Kriterien der Freiwilligkeit Einige Anmerkungen zur Freien Energie Die maximale Arbeit Begründung 3-2 Die maximale Arbeit Beispiel 3-4 Die Berechnung der maximalen Arbeit Übung 3-7 Einige Anmerkungen zur Freien Enthalpie Die maximale Nichtvolumenarbeit Begründung 3-3 Die maximale Nichtvolumenarbeit Beispiel 3-5 Die maximale Nichtvolumenarbeit einer chemischen Reaktion Übung 3-8 3.2.2 Freie Standardreaktionsenthalpien Ein praktisches Beispiel Übung 3-9 Ein praktisches Beispiel Kommentar 3-1 Ein praktisches Beispiel Übung 3-10 3.3 Die Verbindung von Erstem und Zweitem Hauptsatz 3.3.1 Die Fundamentalgleichung 3.3.2 Eigenschaften der Inneren Energie ■ Kommentar 3-2 Die Maxwell-Beziehungen Die Abhängigkeit der Inneren Energie vom Volumen Begründung 3-4 Die thermodynamische Zustandsgleichung Beispiel 3-6 Die Herleitung einer thermodynamischen Gleichung Übung 3-11 3.3.3 Eigenschaften der Freien Enthalpie Allgemeine Betrachtungen Die Temperaturabhängigkeit der Freien Enthalpie Begründung 3-5 Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung Die Druckabhängigkeit der Freien Enthalpie Übung 3-12 Ein praktisches Beispiel Übung 3-13 Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Zusatzinformationen Zusatzinformationen 3-1: Die bornsche Gleichung Zusatzinformationen 3-2: Die Fugazität Diskussionsfragen Leichte Aufgaben Schwerere Aufgaben ⁸⁾ Rechenaufgaben Theoretische Aufgaben Anwendungsaufgaben Notes Страница 287 4
Physikalische Umwandlungen reiner Stoffe 4.1 Phasendiagramme 4.1.1 Die Stabilität von Phasen Die Zahl der Phasen Hinweis Phasenübergänge Thermodynamische Kriterien für die Stabilität von Phasen 4.1.2 Phasengrenzen Charakteristische Eigenschaften von Phasenübergängen Die Phasenregel Begründung 4-1 Die Phasenregel 4.1.3 Drei typische Phasendiagramme Kohlendioxid Wasser Helium Anwendung 4-1 Überkritische Fluide 4.2 Thermodynamische Betrachtung von Phasenübergängen 4.2.1 Die Abhängigkeit der Stabilität von den Bedingungen Die Temperaturabhängigkeit der Stabilität von Phasen Die Druckabhängigkeit des Schmelzpunkts Beispiel 4-1 Der Einfluss des Drucks auf das chemische Potenzial Übung 4-1 Die Druckabhängigkeit des Dampfdrucks Begründung 4-2 Der Dampfdruck einer Flüssigkeit unter äußerem Druck Ein praktisches Beispiel Übung 4-2 4.2.2 Die Lage der Phasengrenzlinien Die Steigungen der Phasengrenzlinien Die Phasengrenzlinie fest/flüssig ■ Kommentar 4-1 Die Phasengrenzlinie flüssig/gasförmig Beispiel 4-2 Der Einfluss des Drucks auf den Siedepunkt Übung 4-3 Ein praktisches Beispiel Die Phasengrenzlinie fest/gasförmig Hinweis 4.2.3 Die Klassifikation der Phasenübergänge nach Ehrenfest Die thermodynamischen Grundlagen Mikroskopische Interpretation Die wichtigsten Gleichungen auf einen Blick Diskussionsfragen Leichte Aufgaben Schwerere Aufgaben ³⁾ Rechenaufgaben Theoretische Aufgaben Anwendungsaufgaben Notes {buyButton}

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