Читать книгу Physikalische Chemie - Peter W. Atkins - Страница 56

■ Das Wichtigste in Kürze: Jede Substanz wird durch eine Zustandsgleichung beschrieben. (a) Der Druck – eine Kraft dividiert durch eine Fläche – liefert ein Kriterium für das mechanische Gleichgewicht von Systemen, die ihr Volumen ändern können. (b) Zur Messung von Drücken verwendet man ein Manometer. (c) Die Temperatur liefert über den Nullten Hauptsatz der Thermodynamik ein Kriterium für das thermische Gleichgewicht.

Der physikalische Zustand eines Stoffs ist durch seine physikalischen Eigenschaften definiert: Zwei Proben einer Substanz mit gleichen physikalischen Eigenschaften befinden sich im gleichen Zustand. Durch Angabe der Werte für Volumen (V), Stoffmenge (n), Druck (p)und Temperatur (T) wird beispielsweise der Zustand eines reinen Gases spezifiziert. Wie experimentell nachgewiesen wurde, genügt es allerdings, Werte für drei dieser Variablen anzugeben; damit ist der Wert der vierten festgelegt. Mit anderen Worten: Das Experiment zeigt, dass ein reines Gas durch eine Zustandsgleichung beschrieben wird, die einen Zusammenhang zwischen den vier Variablen angibt.

Die allgemeine Form einer solchen Zustandsgleichung lautet

(1-1)

Sie sagt aus, dass wir den Druck auf eine Substanz berechnen können, wenn wir die Parameter T, V und n kennen. Jede Substanz wird von einer eigenen Zustandsgleichung beschrieben; die explizite Form dieser Beziehung kennen wir aber nur in einigen wenigen Sonderfällen. Ein wichtiges Beispiel ist die Zustandsgleichung des „idealen Gases“: Sie lautet p = nRT/ V,wobei R eine Konstante ist. Ein großer Teil dieses Kapitels beschreibt das Zustandekommen dieser Gleichung und ihre Anwendungen.