Phasengleichgewichte reiner Stoffe - wie beschreibt man die Zweiphasengebiete im Zustandsdiagramm?
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Formale Metadaten
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| Serientitel | ||
| Teil | 25 | |
| Anzahl der Teile | 75 | |
| Autor | 0000-0002-4319-5413 (ORCID) | |
| Mitwirkende | ||
| Lizenz | CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung 3.0 Deutschland: Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen. | |
| Identifikatoren | 10.5446/15669 (DOI) | |
| Herausgeber | 0000-0002-4319-5413 (ORCID) | |
| Erscheinungsjahr | ||
| Sprache | ||
| Produktionsjahr | 2013 | |
| Produktionsort | Jülich |
Inhaltliche Metadaten
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MolekülPhasengleichgewichtPhasengleichgewichtChemisches PotenzialHomöostaseUmwandlungstemperaturAusgangsmaterialKohlendioxidBeta-FaltblattWassermolekülGasphaseReinstoffBesprechung/Interview
Transkript: Deutsch
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Wir haben bisher chemische Gleichgewichte
diskutiert. Ausgangsstoff und Endprodukte haben dann gleiches chemisches Potential und damit konnten wir die Gleichgewichtskonstante ermitteln. Dieselben mathematischen Mittel können
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wir auch anwenden, um damit physikalische Gleichgewichte zu berechnen, z.B. Phasengleichgewichte. Gleichgewichte zwischen Flüssigkeit und Gas oder zwischen Feststoff und Flüssigkeit. Wir beschreiben das Gleichgewicht zunächst in der
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gleichen Form, wie wir es die chemische Gleichgewichte gewohnt sind. Die Komponente i in der Phase alpha wechselt in die Phase beta beziehungsweise umgekehrt. i ist die sog. Übergangskomponente. Wie
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für jedes Gleichgewicht gilt auch hier die thermodynamische Bedingung, die Komponente muss sich in beiden Zuständen gleich wohlfühlen, das chemische Potential der Übergangskomponente i muss in der Phase alpha genauso groß sein wie
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in der Phase beta. So entsteht z.B. der Dampfdruck von Wasser: Wasser verdunstet solange von der Flüssigkeit in die Gasphase bis sich die Wassermoleküle in beiden Phasen gleich wohl fühlen, bis sie das gleiche chemische Potential haben.
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Wir können das Gleichgewicht auch kinetisch betrachten, das heißt ausgehend von den Prozessgeschwindigkeiten. Dann formulieren wir die Situation folgendermaßen: Gleichgewicht ist dann erreicht, werden die Geschwindigkeit der
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Hin-Reaktion genauso groß wird wie die Geschwindigkeit der Rück-Reaktion. Wir nennen dies ein dynamisches Gleichgewicht. Wenn die Verdunstungsrate (grün gezeichnet) genau so groß ist wie die
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Kondensationsrate (blau gezeichnet) ist das Gleichgewicht erreicht. Wir starten unsere Diskussion mit Phasengleichgewichten von reinen Stoffen. Das pVT-Zustandsdiagramm eines Einkomponentensystems
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dient uns als roter Faden. Wo erkennen drei Zweiphasengebiete, entsprechend drei Phasengleichgewichten. das Gleichgewicht gasförmig-flüssig (blau gekennzeichnet) (begrenzt durch die Tripellinie und den kritischen Punkt) aber
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kommen will Strukturen das Gleichgewicht fest-flüssig (gelb gekennzeichnet) und das Gleichgewicht fest-gasförmig (grün gekennzeichnet). Im pT-Diagramm verkürzen sich diese Zweiphasenzonen zu Linien. Hier sehen Sie das pT-Diagramm
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von Kohlendioxid; Sie erkennen die Dampfdruckkurve (blau gezeichnet) die Sublimationsdruckkurve (grün gezeichnet) und die Schmelzdruckkurve (gelb gezeichnet). Alle drei Linien treffen sich im
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Tripelpunkt. und das Ende der Dampfdruckkurve (blau) markiert der kritische Punkt,