Stoffumwandlungen als Gleichgewichtsprozesse

Zusammenfassung

Wie für Energieumwandlungen der reversible Prozess, so wird für Stoffumwandlungen der Gleichgewichtsprozess als Idealprozess der thermodynamischen Analyse zu Grunde gelegt. In abgeschlossenen Systemen ist der Gleichgewichtsprozess ein Ausgleichsprozess, der nach dem 2. Hauptsatz bis zum Zustand maximaler Entropie ungehemmt abläuft. Diesen Zustand nennt man das thermodynamische Gleichgewicht. Technisch relevante Prozesse laufen nicht in abgeschlossenen Systemen ab, sondern in solchen, die Energie- und Stofftransfer über die Systemgrenzen ermöglichen, also geschlossenen und insbesondere offenen Systemen. Das thermodynamische Gleichgewicht wird dann nicht durch das Maximum der Entropie, sondern durch Extremwerte anderer thermodynamischer Zustandsgrößen bestimmt. Der 2. Hauptsatz wird entsprechend umformuliert. In allen Systemen beschränkt das thermodynamische Gleichgewicht die Stoffumwandlungen. In realen Prozessen wird es häufig nicht erreicht, weil die Verweilzeit im Apparat und vielfältige Hemmungen dies verhindern. Dennoch ist es sinnvoll, sich mit dem Gleichgewichtsprozess als Modellprozess zu beschäftigen. Ähnlich wie der reversible Prozess für Energieumwandlungen ist auch der Gleichgewichtsprozess für Stoffumwandlungen vollständig berechenbar, beschreibt eine optimale oder zumindest maximale Umwandlung und erlaubt schließlich über Wirkungsgrade Rückschlüsse auf den realen Prozess.