kann mir jemand erklären, was das ist, und was die beiden begriffe miteinander zutun haben?
das wäre echt super!
gruß an alle,
eure justme
Die Enthalpie ist die Summe aus innerer Energie und Volumenenergie:
H=U+pv
Der Vorteil dieser Zustandsgröße besteht darin, daß man ihre Änderung unter bestimmten Voraussetzungen besser messen kann, als die Änderung der inneren Energie selbst. Mit dU=dq+dw und dw=-pdv gilt nämlich
dH=dq-pdv+dpv-vdp
Damit ist die Änderung der Enthalpie unter konstantem Druck gleich der ausgetauschten Wärme. In der Praxis bedeutet dies, daß man Enthalpieänderungen (z.B. eine Reaktionsenthalpie) kalorimetrisch bestimmen kann. Das macht die Enthalpie besonders für Chemiker viel handlicher als die Innere Energie.
Die Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines thermodynamischen Systems. Auf molekularer Ebene ergibt sie sich aus der statistischen Wahrscheinlichkeit w eines Zustandes nach
S=k*ln(w)
Auf makroskopischer Ebene kann die Änderung der Entropie aus der reversibel übertragenen Wärme und der Temperatur berechnet werden:
dS=dQ/T
Die Entropie ist in der Thermodynamik von besonderer Bedeutung, da sie darüber entscheidet, welche Zustandsänderungen erlaubt sind. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik darf die Entropie eines abgeschlossenen Systems niemals kleiner werden. Die Unordnung eines abgeschlossenen Systems kann also nur zunehmen (irreversible Prozesse) oder gleich bleiben (reversible Prozesse).
Eine direkte Beziehung zwischen Enthalpie und Entropie gibt es nicht, aber es gibt eine Reihe von Gesetzen in denen sie beide auftauchen. Eines der wichtigsten ist die Gibbs-Helmholtz-Gleichung
dG=dH-TdS
Die größe auf der linken Seite ist die Änderung der sogenannten freien Enthalpie, welche auskunft über die Richtung eines thermodynamischen Prozesses gibt. Ist dG>0, muß der Prozess erzwungen werden (indem Arbeit am System verrichtet wird), ist dG
Nachdem Mr. Stupid eine ganz und gar nicht stupid Erklärung abgegeben hat, die aber (vielleicht ) etwas kompliziert und ohne Vorkenntnisse schwer verdaulich ist, versuche ich es mal etwas „handlicher“
Entropie:
Wie schon gesagt, ein Maß für (Un)ordnung. Als Beispiel auch gut; verdunstung (nicht Verdampfen) von Wasser. Wenn Wasser verdunstet, kühlt es sich ab (Verdunstungskälte) das kommt daher, das Wasser in flüssiger Form recht kompakt ist. Ein mol Wasser(flüssig) = 18 g = ml
Ein mol Wasser (gasförmig) = ca. 22000 ml, also über den Daumen(!) ca. tausend mal so viel Volumen. Entsprechend nimmt die Unordnung der Wassermolekeln zu.
Oder ein weiteres Beispiel:
Wenn Du eine Flasche mit Parfuem öffnest, riecht bald der ganze Raum. Es ist ziemlich unwahrscheinlich, daß alle Teilchen „nur so“ wieder in die Flasche zurückwandern, der Vorgang ist nahezu irreversibel, es sei denn ich stecke viel Arbeit (Filter etc.) in das System um das Parfuem wieder in die Flasche zu kriegen.
Enthalpie:
Der Begriff kommt aus dem Grichischen (thalpein = erwärmen). Wenn ein Chemiker von so was spricht, meint er im Allgemeinen Enthalpieänderungen. Also die Menge an Energie, die z.B. beim Verbrennen von 12 g Kohlenstoff mit Sauerstoff frei wird (Verbrennungsenthalpie), oder die Energie, die man Braucht um 18 g Eis zu schmelzen (Schmelzenthalpie). Die korrekte formale Behandlung findest Du im Beitrag von Mr. Stupid.
Gandalf
derhofftdaßdasnichtzukompliziertwar
Hi justme,
Du hast aber Fragen…ich versuchs mal:
Enthalpie habe ich immer aufgefaßt als die INNERE ENERGIE eines Systems. Je geringer desto stabiler.
Entropie: Das magische Wort, das alles erklärt. Im Prinzip kannman sich dazu merken: egal was geschieht - solange es FREIWILLIG geschieht, muß die Entropie größer werden - und wenn es die des Weltalls ist.
Beides sind sehr abstrakte Begriffe, die man nicht verstehen muß, man muß nur wissen, wie man sie einsetzen muß.
Ich hoffe das hilft Dir weiter - ich habe auch lange damit gekämpft, diese Begriffe irgendwie zu verstehen.
Gruß
Jochen
Enthalpie habe ich immer aufgefaßt als
die INNERE ENERGIE eines Systems.
ALARM! ALARM! Das kann ich so nicht stehen lassen, weil es ganz eindeutig falsch ist.
Die Enthalpie H ist NICHT die Innere Energie U eines Systems. Beide sind zwar eng miteinander verwandt, aber keinesfalls identisch.
Unter der inneren Energie U versteht man die Summe aller Energien des Systems mit Ausnahme der kinetischen und potentiellen Energie des Gesamtsystems gegenüber anderen Systemen. Sie umfaßt also die kinetische Energie von Teilchen, chemische Energieen, kernenergieen und ähnliches.
Die Enthalpie H ist definiert als Summe der inneren Energie U und der Volumenenergie p*v. In dieser Form hat sie zwar keine praktische Bedeutung, sie wird aber sehr interessant wenn der Druck konstant gehalten wird (z.B. indem man den Deckel der Versuchsanordnung öffnet). Unter dieser Bedingung ist die Enthalpieänderung gleich der beim Prozes ausgetauschten Wärme. Aus diesem Grund wird die bei einer chemischen Reaktion auftretende Ethalpieänderung auch gern Reaktionswärme genannt.
Wenn man beispielsweise seinen Ofen heizt, dann macht man direkte Bekanntschaft mit der Enthalpieänderung während der Oxydation des Brennstoffs. Um daraus auf die Änderung der inneren Energie zu schließen müßte man auch noch die Volumenarbeit berücksichtigen, die z.B. vom aufsteigenden Rauch verrichtet wird.
Entropie: Das magische Wort, das alles
erklärt. Im Prinzip kannman sich dazu
merken: egal was geschieht - solange es
FREIWILLIG geschieht, muß die Entropie
größer werden - und wenn es die des
Weltalls ist.
Auch das ist so nicht ganz richtig. Über die freiwilligkeit von Prozessen entscheidet die freie Enthalpie G, aber das muß ich nicht ausführlicher erläutern, als ich es schon getan habe.
Die Entropiepieanderung entscheidet darüber, ob ein Prozeß überhaupt ablaufen darf. Dabei gilt, daß in einem abgeschlossenen System alle Prozesse, bei denen sich die Enbtropie verleinert (also die Ordnung zunimmt) grundsätzlich verboten sind. Bleibt die Entropie gleich, dann dürfen reversible Prozesse ablaufen und wenn sich die Entropie erhöht, dann ist die Zustandsänderung unumkehrbar.
Beides sind sehr abstrakte Begriffe, die
man nicht verstehen muß, man muß nur
wissen, wie man sie einsetzen muß.
Spricht da ein Ingenieur? ;o)
Als Ergänzug zu den bereits gegebenen Atworten möchte ich folgendes sagen:
Die Wärme, die bei Prozessen unter konstantem Volumen freiwird oder gebraucht wird ist eine Zustandsgröße, d. h. sie ist unabhängig vom Weg über den der Prozeß läuft. Man nennt sie Innere Energie. Aber auch die Wärme, die bei konstantem Druck frei oder gebraucht wird ist eine Zustandsgröße und nennt sich Enthalpie. Diese ist in der Chemie meist wichtiger. Die Enthalpie ist eine Funktion von der Temperatur und vom Druck H = f(T,p)Wichtig sind die Reaktionsenthalpien, die man aus den BIldungsenthalpien der Verbindungen berechnen kann.
Die Entropie ist ein Richtungsindikator, d. h. sie sagt, in welcher Ricghtung ein organg ablaufen wird.Man kann sie als zweckmässige Rechengröße ansehen, das ist am einfachsten. Sie ist auch eine Zustandsfunktion. Wichtiger iast aber die freien Enthalpie, die schon definiert wurde. Sie ist wichtiger, weil sie nicht nur in isolierten Systemen als Richtungsindikator gilt, sondern auch in offenen Systemen. Wichtig ist hier die freie Reaktionsenthalpie G die aus den freien Bildungsenthalpien berechnet werden können. Ist Delta G > null, läuft die Reaktion nicht, ist sie
Die Wärme, die bei Prozessen unter
konstantem Volumen freiwird oder
gebraucht wird ist eine Zustandsgröße, d.
h. sie ist unabhängig vom Weg über den
der Prozeß läuft. Man nennt sie Innere
Energie. Aber auch die Wärme, die bei
konstantem Druck frei oder gebraucht wird
ist eine Zustandsgröße und nennt sich
Enthalpie.
Auch auf die Gefahr hin pedantisch zu wirken, aber die Wärme ist natürlich keine Zustandgröße, sondern genau wie die Arbeit eine Prozeßgröße.
Die unter bestimmten Bedingungen ausgetauschte Wäre ist auch nicht gleich (und schon garnicht identisch mit) der inneren Energie oder der Enthalpie, sondern bestenfalls mit deren Änderungen.
Lieber Mister,
herzlichen Dank für die Oberkorrekten gerechneten ANtworten - mir hat eine solche Erklärung nie geholfen.
Ich habe nur versucht, die sehr abstrakten Begriffe auf den Boden zu bringen und sie verständlich zu machen - soweit das geht.
Ich finde es zwar faszinierend, daß jemand das so lehrbuchhaft auswendig ausführen kann (ganz ehrlich: Respekt!), das versteht aber nicht jeder.
Es ist zwar richtig, daß meine ANtwort nicht ganz der Wahrheit entspricht - ich hab nur meine Eselsbrücken aufgeführt!
Spricht da ein Ingenieur? ;o)
Knapp daneben - Dr. rer. nat., Metalorganische Synthese…
Und Du??? Physiker?
Und Du??? Physiker?
Ebenfalls knapp daneben: Physikochemiker.
Da mein Spezialgebiet die chemische Kinetik ist, gehört die Thermodynamik zu meinem wichtigsten Werkzeugen und wie jeder Handwerker gehe ich sorgfältig mit meinem Werkzeug um. Ich bin sicher, in der Metallorganik gibt es auch solche heilige Kühe.
Meine oberkorrekten Einwände haben aber einen anderen Grund: Für den Praktiker ist es natürlich nicht wichtig, die Definitionen bis ins Detail zu kennen. Es gibt aber viele Bereiche, in denen es unerläßlich ist Begriffe, wie innere Energie und Enthalpie sauber voneinander zu trennen (und sei es auch nur um eine Prüfung zu bestehen). Solange ich nicht weiß, warum justme diese Frage gestellt hat riskiere ich mit jeder Vereinfachung in meiner Antwort die Verwirrung nur noch zu streigern. Wenn man sich die Begriffe von Anfang an falsch einprägt ist es viel scherer diesen Irrtum zu korrigieren, als wenn man es im Studium verstanden hat und die Sache später (wohl wissend, was man tut) aus Bequemlichkeit vereinfacht.