Читать книгу Physikalische Chemie - Peter W. Atkins - Страница 110

■ Das Wichtigste in Kürze: (a) Die Volumenarbeit ist proportional zum äußeren Druck. (b) Freie Expansion (d. h. in ein Vakuum) leistet keine Arbeit. (c) Die Volumenarbeit bei der Expansion gegen einen konstanten Druck ist proportional zum äußeren Druck sowie zur Volumenänderung. (d) Bei einer reversiblen Expansion entspricht der äußere Druck zu jedem Zeitpunkt genau dem Druck im System. (e) Die Volumenarbeit bei einer reversiblen isothermen Expansion hängt logarithmisch von der Volumenänderung ab.

Im Folgenden werden wir uns der Betrachtung infinitesimaler Zustandsänderungen (zum Beispiel infinitesimaler Temperaturdifferenzen) und infinitesimaler Änderungen der Inneren Energie dU zuwenden; wie wir sehen werden, erhalten wir damit ein sehr leistungsfähiges Arsenal an Rechenmethoden. Wenn an einem System die Arbeit dw verrichtet und ihm die Wärme dq zugeführt wurde, schreiben wir jetzt anstelle von Gl. (2-3)

(2.4)

Um diese Beziehung anwenden zu können, müssen wir dq und dw aus Ereignissen in der Umgebung des Systems ableiten können.

Wir beginnen mit der Diskussion der Volumenarbeit, der Form von Arbeit, die mit einer Volumenänderung verbunden ist (zum Beispiel die Arbeit, die von einem Gas infolge seiner Expansion geleistet wird). Viele chemische Reaktionen verlaufen unter Bildung oder Verbrauch gasförmiger Stoffe (etwa die thermische Zersetzung von Calciumcarbonat oder die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen); die thermodynamischen Kenngrößen solcher Reaktionen, beispielsweise die freigesetzte Wär-me, hängenauchvonderdabeiverrichteten Volumenarbeit ab. Unter „Volumenarbeit“ verstehen wir dabei auch Arbeit, die durch eine negative Volumenänderung (eine Kompression) geleistet wird.