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Elektrochemie

Zusammenhang zwischen elektromotorischer Kraft (EMK) und elektrischer Arbeit

Elektromotorische Kraft
Die elektromotorische Kraft E setzt sich aus zwei Halbzellenreaktionen zusammen:
E = ε rechts - ε links > 0

Aus der Thermodynamik wissen wir, dass

ΔrG° = ΔG° + R T ln Q

ist. Für einen unendlich großen inneren Widerstand R i erhält man die maximale, isotherme elektrische Arbeit, da dann die Spannung gleich der EMK ist U = E . So gilt dann für eine Arbeit (hier ein Motor):

Wel = I 2 R Motor t Q = I t = n F n : umgesetzte Stoffmenge an Elektronen I = U R Motor Wel = U R Motor 2 R M n F R Motor U Wel = - n F U W el,max = - n F E

Da U > 0 und Arbeit von der chemischen Reaktion an der Umwelt geleistet wird, ist die rechte Seite der letzten Gleichung negativ!

Siehe hierzu ein Rechenbeispiel. W el,max erhält man bei reversibler Zustandsänderung und diese beansprucht (exakt) unendlich lange Zeit (= fiktiver Prozess). In der Praxis gibt es nur irreversible Vorgänge, man spricht aber von „nahezu” reversiblen Vorgängen. Also schreibt man:

W rev , T = W el,max
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