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Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Beispiele zum Satz von Hess

Einige Beispiele sollen zeigen, wie der Satz von Hess anzuwenden ist.

Verbrennung von Kohlenstoff und Kohlenmonoxid
C + O 2 CO 2 Δ H m,1 = 394   kJ mol CO + 1 2 O 2 CO 2 Δ H m,2 = 283   kJ mol

Da sich bei der Verbrennung von C immer CO und CO2 bildet, ist die Reaktionsenthalpie der Reaktion

C + 1 2 O 2 CO Δ H m,3

nicht direkt messbar. Nach dem Satz von Hess ergibt sie sich jedoch aus den Reaktionsenthalpien der beiden anderen Reaktionen.

Δ H m,1 = Δ H m,2 + Δ H m,3 Δ H m,3 = Δ H m,1 Δ H m,2 = 394   kJ mol ( 283     kJ mol ) = 111   kJ mol
Umwandlungsenthalpie von cis- in trans-Decalin

Die Umwandlung von cis- in trans-Decalin ist nicht direkt möglich.

c i s - C 10 H 18 t r a n s - C 10 H 18 Δ H m,3

Messbar sind jedoch die Verbrennungswärmen beider Substanzen, sodass sich die hypothetische Umwandlungswärme aus der Differenz ergibt.

c i s - C 10 H 18 + 29 2 O 2 10   CO 2 + 9   H 2 O Δ H m,1 = 6.275   kJ mol t r a n s - C 10 H 18 + 29 2 O 2 10   CO 2 + 9   H 2 O Δ H m,2 = 6.255   kJ mol
Δ H m,1 = Δ H m,2 + Δ H m,3 Δ H m,3 = Δ H m,1 Δ H m,2 = 6.275   kJ mol ( 6.255   kJ mol ) = 20   kJ mol
Bestimmung der Standardbildungsenthalpie von Methan

Die Standardbildungsenthalpie ist die Enthalpie zur Bildung einer Substanz aus den Elementen unter Standardbedingungen. Man ermittelt sie experimentell durch Verbrennung der Substanz im Bombenkalorimeter.

Moderne Bombenkalorimeter sind raffinierte und sehr genaue Geräte, die eine gute Bestimmung der Verbrennungswärme ermöglichen. Dabei wird eine genau abgewogene Substanzmenge bei einem nahezu konstanten Überdruck von 20 atm O2 durch elektrische Zündung verbrannt. Gemessen wird die Wärme über die Temperaturerhöhung des umgebenden Wassers.

CH 4 ( g ) + 2   O 2 ( g ) CO 2 ( g ) + 2   H 2 O ( l ) Δ H m,1 = 890   kJ mol
C ( s ) + O 2 ( g ) CO 2 ( g ) Δ H m,2 = 394   kJ mol
2   H 2 ( g ) + O 2 ( g ) 2   H 2 O ( l ) Δ H m,3 = 572   kJ mol

Die Standardbildungsenthalpie des Methans kann dann berechnet werden.

C ( s ) + 2   H 2 ( g ) CH 4 ( g ) Δ H m,4 = Δ H m ,2 + Δ H m ,3 Δ H m ,1 = 76   kJ mol
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