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Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik

  • Hartmut Kamp
Part of the Hochschultext book series (HST)

Zusammenfassung

Nach dem Prinzip von Berthelot und Thomsen (1869) besteht die Triebkraft von Reaktionen in dem Streben der Reaktanten nach dem Enthalpieminimum. Danach tendiert jeder ohne Zufuhr von Energie ablaufende chemische Vorgang dazu, ein System so zu verändern, daß dabei der maximale Betrag an Wärme freigesetzt wird. Viele Reaktionen sind tatsächlich stark exotherm, z. B. die Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs, die Knallgas- und die Thermit-Reaktion. Es gibt aber auch zahlreiche Reaktionen und Zustandsänderungen, die unter Wärmeaufnahme eines Systems aus seiner Umgebung freiwillig ablaufen, z. B. das spontane Verdunsten von Flüssigkeiten (spürbare Verdunstungskälte nach Übergießen der Handfläche mit Ether !) und das Lösen vieler Salze (z. B. NH4NO3, LiCl) in Wasser. Mischt man Ba(OH)2 8 H2O mit NH4SCN, dann kühlt sich das Reaktionsgefäß so stark ab, daß es auf einer feuchten Unterlage festfriert:
$${\rm{Ba}}{\left( {{\rm{OH}}} \right)_{\rm{2}}}{\rm{ 8 }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\left( {\rm{s}} \right){\rm{ + 2 N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{ SCN}}\left( {\rm{s}} \right) \to {\rm{B}}{{\rm{a}}^{{\rm{2 + }}}}\left( {{\rm{aq}}} \right){\rm{ + 2 SC}}{{\rm{N}}^{\rm{ - }}}\left( {{\rm{aq}}} \right){\rm{ + 10}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\left( {\rm{1}} \right){\rm{ + 2 N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}\left( {\rm{g}} \right){\rm{; \Delta }}{{\rm{H}}_{\rm{r}}}{\rm{ > > 0}}$$
Diese und viele andere Beispiele zeigen, daß das Prinzip von Berthelot und Thomsen nicht das Kriterium der Freiwilligkeit und Richtung einer Reaktion liefert. Die Enthalpie wurde im vorigen Kapitel aus dem Ersten Hauptsatz abgeleitet. Die weiteren Überlegungen werden zeigen, daß der Erste Hauptsatz prinzipiell keine Aussagen über die Richtung von Naturvorgängen zuläßt. Es ist eine jedermann vertraute Tatsache, daß bei der Berührung von zwei Körpern mit unterschiedlicher Temperatur Wärme von dem wärmeren auf den kälteren Körper übergeht, bis der Temperaturunterschied ausgeglichen ist. Niemals erfolgt der Wärmeübergang freiwillig in umgekehrter Richtung, so daß der warme Körper noch wärmer und der kalte noch kälter wird als vorher, obwohl hierbei das Prinzip der Erhaltung der Energie nicht verletzt würde. Dieser Vorgang verstieße aber gegen den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, der allen Vorgängen in der Natur eine bestimmte Richtung auferlegt. Diese Richtung wird durch eine Zustandsfunktion bestimmt, die Entropie (S). Durch Betrachtung eines einfachen physikalischen Systems, eines idealen Gases, soll diese Zustandsfunktion jetzt näher untersucht werden.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1988

Authors and Affiliations

  • Hartmut Kamp
    • 1
  1. 1.Essen 15Deutschland

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