Читать книгу Physikalische Chemie - Peter W. Atkins - Страница 247

1.000 mol Glucose, C₆H₁₂O₆, wird unter Standardbedingungen bei 25 °C entsprechend folgender Reaktionsgleichung zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert: C₆H₁₂O₆(s) + 6O₂ → 6CO₂(g) + 6H₂O(l). Kalorimetrische Messungen ergaben und bei 25 °C. Welcher Teil dieser Energieänderung kann (a) als Wärme bei konstantem Druck, (b) als Arbeit gewonnen werden?

Vorgehen Die bei konstantem Druck ausgetauschte Wärmemenge entspricht gerade ΔH; wir müssen also lediglich eine Beziehung zwischen Δ_R H^⦵ und der gegebenen Größe Δ_RU^⦵ finden. Dazu nehmen wir für alle Gase ideales Verhalten an und verwenden Gl. (2-21) in der Form Δ_RH = Δ_RU + Δv_gRT. Die maximal nutzbare Arbeit berechnen wir mithilfe von Gl. (3-39).

Antwort (a) Wegen Δv_g = 0 ist . Daher beträgt die bei konstantem Druck nutzbare Wärmemenge 2808 kJ. (b) Bei T = 298 K ist Δ_RA^⦵ gleich

Bei der Verbrennung von 1.000 mol C₆H₁₂O₆ können daher maximal 2885 kJ Arbeit gewonnen werden. Aufgrund der positiven Reaktionsentropie (teilweise bedingt durch die Bildung vieler kleiner Moleküle aus einem großen) ist die maximale Arbeit größer als die Änderung der Inneren Energie. Das System entnimmt der Umgebung Wärme, reduziert dadurch deren Entropie und stellt die so gewonnene Energie zur Verrichtung von Arbeit zur Verfügung.