zum Directory-modus

EntropieZoomA-Z

Fachgebiet - Thermodynamik

Die Entropie S  ist eine thermodynamische Zustandsfunktion, die über eine reversible Zustandsänderung definiert wird:

dS=δQrevT

Die Entropieänderung ist gleich dem Quotienten aus der reversiblen Wärmeänderung δQrev und der absoluten Temperatur T  des thermodynamischen Systems. Dieser Quotient wird reduzierte Wärme genannt.

Reversible Entropieänderungen eines thermodynamisches Systems, das weder Energie noch Materie mit der Umgebung austauscht, sind null, da keine Wärme zu- oder abgeführt wird:

ΔS=QrevT=0

Da irreversible Entropieänderungen ohne Energie- und Materieaustausch stets größer als null sind, gilt allgemein:

ΔS0

Die Entropie eines sogenannten abgeschlossenen Systems bleibt bei Zustandsänderungen entweder konstant oder nimmt zu.

Neben dieser thermodynamischen Definition kann die Entropie auch aus der Anzahl der Anordnungsmöglichkeiten (Mikrozustände) Ω eines thermodynamischen Systems abgeleitet werden:

S=klnΩk=Boltzmann-Konstante

Der wahrscheinlichste Zustand eines thermodynamischen Systems ist der mit der größten Anzahl von Mikrozuständen, d.h mit einem möglichst kleinen Ordnungsgrad.

Die Entropie ist daher ein Maß für die Irreversibilität (Reversibilität) von Zustandsänderungen sowie ein Maß für den Unordnungsgrad eines betrachteten Systems und wird in Clausius oder Joule / Kelvin angegeben.

Siehe auch: Enthalpie

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

EnergiebetrachtungenLevel 120 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Die Abhängigkeit des Standardpotentials von thermodynamischen Eigenschaften wird beschrieben. Darstellung einer Spannungsreihe.

3. Hauptsatz der ThermodynamikLevel 130 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Den 3. Hauptsatz der Thermodynamik beschreiben und anwenden.

SN/E-Konkurrenz (gesamt)Level 390 min.

ChemieOrganische ChemieSubstitution

Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Parameter besprochen, die die SN2 / E2-Konkurrenz und die SN1 / E1-Konkurrenz beeinflussen. Am Ende sollte der Leser dazu in der Lage sein, in Abhängigkeit von gegebenen Parametern den vorherrschenden Reaktionsmechanismus einer Reaktion vorherzusagen bzw. die Parameter für eine Reaktion so zu wählen, dass ein gewünschter Mechanismus in den Vordergrund tritt.

SN/E-Konkurrenz - Rolle der TemperaturLevel 320 min.

ChemieOrganische ChemieSubstitution

Diese Lerneinheit beschreibt zunächst die mechanistischen Grundlagen der Konkurrenz von Eliminierungen und nucleophilen Substitutionen. Im Folgenden wird besprochen, auf welche Weise die Reaktionstemperatur die SN2 / E2-Konkurrenz und die SN1 / E1-Konkurrenz beeinflussen.

Ordnung, Unordnung und spontane ProzesseLevel 145 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Am Beispiel der kinetischen Energie der Teilchen eines Stoffes werden die Begriffe Ordnung und Unordnung sowie geordnete bzw. ungeordnete Energie erläutert. Im Weiteren wird ein Zusammenhang dieser Begrifflichkeiten mit spontanen chemischen und physikalischen Prozessen hergestellt.

Entropie - Elementare statistische BetrachtungLevel 20 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Ein System aus vielen gleichen Teilchen wird betrachtet. Jedes von ihnen kann unterschiedliche Werte einer bestimmten Eigenschaften annehmen. Die Masse der Teilchen ist keine solche Eigenschaft, wohl aber der Aufenthaltsort und die Energie eines Teilchens. Die Art der Werteverteilung einer solchen Eigenschaft erlaubt es dann, verschiedene Zustände des Systems zu unterscheiden. Ziel ist es, auf dieser Basis ein Größe zu finden, die den Begriff Ordnung in einem Vielteilchen-System quantitativ zu beschreiben gestattet. Diese Größe heißt Entropie.

2. Hauptsatz der ThermodynamikLevel 145 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Den 2. Hauptsatz der Thermodynamik anwenden.

Standard-ReaktionsentropieLevel 115 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Es wird die Formel zur Berechnung von Standard-Reaktionsentropien beschrieben. Der Einfluss der Reaktionsentropie auf eine Reaktion wird erläutert.

Ideale MischungsentropieLevel 115 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Beim Vermischen von idealen Gasen entsteht zusätzliche Entropie. Diese Mischungsentropie wird hergeleitet.

Spontane Prozesse und Gleichgewicht - Gibbs- und Helmholtz-EnergieLevel 240 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Die Lerneinheit beinhaltet eine Beschreibung von reversiblen und irreversiblen Vorgängen und der zugehörigen Entropieänderung. Die Gibbs- und Helmholtz-Energie werden eingeführt als grundlegende Zustandsvariable zur Formulierung von Gleichgewichtskriterien für chemische Prozesse bei konstantem Druck bzw. Volumen.

Entropieänderung bei PhasenübergängenLevel 115 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Es wird die Zustandsgröße Entropie und deren Änderung beim Phasenübergang untersucht.

2. Hauptsatz der Thermodynamik - WärmekraftmaschinenLevel 245 min.

ChemiePhysikalische ChemieThermodynamik

Ein wichtiges Teilgebiet der Thermodynamik beschäftigt sich mit der Frage, wieviel Arbeit aus einer gegebenen Wärme erzeugt werden kann. Ihre Beantwortung erscheint dem Chemiker zunächst fern seiner Wissenschaft. Sie führte jedoch im 19. Jh. auf den 2. Hauptsatzes der Thermodynamik und die extensive Zustandsvariable Entropie, die sich als grundlegend für die Theorie des chemischen Gleichgewichts erwiesen und heute ein Eckpfeiler der chemischen Thermodynamik darstellen. Die Lerneinheit behandelt den zentralen Punkt dieser Entwicklung, die Carnot-Maschine. Sie gehört zum klassischen Bildungskanon des Naturwissenschaftlers, führte sie doch auf die Entropie und die thermodynamische Temperaturskala.