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Zustandsgrößen und Zustandsänderungen

Volumen

Das Volumen V eines Quaders mit den Kantenlängen a , b und c ist gegeben durch das Produkt:

V = a b c

Die SI-Einheit des Volumens ist der Kubikmeter (m3). In der Chemie sind die Einheiten Liter (L = dm3) und Milliliter (mL = cm3) heute international üblich. Füllt das zu untersuchende System den Quader voll aus, ist sein Volumen durch obige Gleichung gegeben.

In der chemischen Praxis dienen geeichte Messkolben oder Messzylinder zur Einstellung definierter Volumina des zu untersuchenden Stoffes. Das Volumen beliebig geformter Gefäße G wird wie folgt bestimmt:

Beispiel

Nach Bestimmung der Masse von G(leer) wird das Gefäß mit einer Flüssigkeit bekannter Dichte gefüllt. Die Wägung ergibt die Masse von G(voll). Die Teilung der Massendifferenz durch die Dichte führt auf das gesuchte Volumen.

Achtung: Beide Massenbestimmungen müssen wegen der Temperaturausdehnung des Gefäßes und der Eichflüssigkeit bei definierter Temperatur durchgeführt werden!

Molares Volumen

Das Volumen ist eine extensive Zustandsgröße, die von den Stoffmengen im System abhängig ist. Für den Vergleich der Volumina reiner Stoffe bei gleichen Werten von Druck und Temperatur ist es zweckmäßig, das gemessene Volumen durch die Stoffmenge n zu teilen:

Vm = V n

Vm ist eine intensive Zustandsgröße und wird als molares Volumen bezeichnet (englisch molar volume). Der noch häufig verwendete Begriff Molvolumen ist zu vermeiden, da er nicht dem internationalen Sprachgebrauch entspricht. Die Einheit des molaren Volumens ist m3 mol-1 oder L mol-1 .

Die obige Vm -Gleichung lässt sich auch auf homogene Mischungen reiner Stoffe anwenden. In diesem Fall ist V das Volumen der Mischung und n die Summe der Stoffmengen n k der Komponenten k . Bei Mischungen wird Vm als mittleres molares Volumen bezeichnet.

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