Physikalische Chemie II

Nummer

H011

Leitung

Andreas Zogg, andreas.zogg@fhnw.ch

ECTS

3.0

Unterrichtssprache

Deutsch

Lernziele/Kompetenzen

Studierende….

sind fähig den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik auf reine Stoffe und einfache chemische Umwandlungen anzuwenden.
wissen was ein partielles Integral ist und in welchem Zusammenhang dieses in der physikalischen Chemie angewandt wird.
sind fähig die kalorischen Zustandsfunktionen von reinen Stoffen zu berechnen und grafisch darzustellen.
sind fähig die Phasengrenzlinien im Druck-Temperatur-Diagramm (p-T-Diagramm) zu berechnen und grafisch darzustellen.
wissen was eine numerische Integration ist und in welchem Zusammenhang diese in der physikalischen Chemie angewandt wird.

Inhalt

2. Hauptsatz der Thermodynamik: Reversible und irreversible Prozesse,
Thermodynamische und statistische Definition der Entropie
Anwendungsbeispiele: Wärmeübergang, Mischung von idealen Gasen, Wärmekraftmaschine, Carnot Kreisprozess.
Angewandte numerische Mathematik: Thermodynamische Zustandsfunktionen Partielle Ableitungen, Differentialrechnung, numerische Integration Anwendungsbeispiel: Zustandsfunktion für die Enthalpie.
Entropie als Zustandsgrösse - reine Stoffe: Allgemein, ideale Gase und inkompressible Flüssigkeiten, Phasenübergang
3. Hauptsatz der Thermodynamik, Standardentropie.
Anwendungsbeispiele: Absolute molare Entropie von Wasser, Reaktionsentropie.
Freie Enthalpie und freie Energie. Anwendungsbeispiele: Freie Reaktionsenthalpie, Brennstoffzelle.
Freie Enthalpie und freie Energie als Zustandsfunktion. Anwendungsbeispiel: Freie Enthalpie von Wasser, freie Reaktionsenthalpie.
Phasenübergang von reinen Substanzen: Dampfdruckkurve, Schmelzdruckkurve, Sublimationsdruckkurve. Clapeyron und Clausius-Clapeyron Gleichung. Antoine Gleichung für den Dampfdruck.
Phasendiagramm: Trippelpunkt, Kritischer Punkt, Phasenregel

Erforderliche Vorkenntnisse

Allgemeine und anorganische Chemie Studierende…

können die Bildung von Ionen durch die Aufnahme oder Abgabe von Elektronen aus Atomen und Molekülen formulieren; beherrschen Umrechnungen zwischen Massen und Stoffmengen, das korrekte Formulieren von Reaktionsgleichungen, Reduktions- und Oxidationshalbreaktionen und die Bestimmung von Oxidationszahlen (2 verstehen)
können den Zustand von Gasen mithilfe der idealen Gasgleichung quantitativ ausdrücken; können intermolekulare Kräfte in Flüssigkeiten qualitativ charakterisieren und unterscheiden; können die unterschiedlichen Aggregatzustände der Materie beschreiben (2 verstehen)

Analysis I Studierende…

verstehen den Funktionsbegriff (und können ihn adäquat anwenden) (2 verstehen)
verstehen das Konzept einer Ableitung sowie einer Integration (2 verstehen)
kennen die Grundrechenregeln der Differential- und Integralrechnung (1 kennen)
können die theoretischen Konzepte in Matlab und/oder Excel implementieren (3 anwenden)

Physikalische Chemie I Studierende…

verstehen die Grundbegriffe der Physikalischen Chemie (wie z.B. System und Umgebung, intensive und extensive Zustandsgrössen, Aggregatzustände, physikalische Grössen) und können diese adäquat anwenden (2 verstehen)
verstehen die wichtigsten Aspekte aus dem Gebiet der Gase (ideale, reale Gase und Gasmischungen) (2 verstehen)
können die erlernten Konzepte aus dem Gebiet der Gase (wie z.B. Gasgesetze, kinetische Gastheorie, molekulare Bewegungen, Phasendiagramme) auf praktische Problemstellungen in Form von Übungsaufgaben anwenden/implementieren (3 anwenden)
verstehen die Begriffe der Thermodynamik (wie z.B. Arbeit, Wärme, Energie, Enthalpie, Zustandsänderungen) und der Thermochemie (wie z.B. Enthalpie von Phasenübergängen, Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen, Kreisprozesse) und können diese an Beispielen erklären. [2 verstehen]
können die erlernten Konzepte der Thermodynamik (1. Hauptsatz) und der Thermochemie (Standardübergangsenthalpien, Reaktionsenthalpie, Kreisprozesse) auf praktische Problemstellungen in Form von Übungsaufgaben anwenden. (3 anwenden)

Bibliographie/Literatur

Modulvorbereitung

Kurzlehrbuch Physikalische Chemie; 4. Auflage; Peter W. Atkins und Julio de Paula; ISBN 978-3-527-31807-0

Kursmaterial

Lehr- und Lernmethoden

Vorlesung mit Übungsaufgaben.

Leistungsbewertung

gemäss Modulverzeichnis in der aktuellen StuPO

Anschlussmodule/-kurse

Bemerkungen

2 x 2 Lektionen / Woche KW 38 bis 47 (10 Wochen im Herbst-Semester)