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Phasengleichgewichte reiner Stoffe - wie beschreibt man die Zweiphasengebiete im Zustandsdiagramm?

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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 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 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 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 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. 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 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 Kondensationsrate (blau gezeichnet) ist das Gleichgewicht erreicht. Wir starten unsere Diskussion mit Phasengleichgewichten von reinen Stoffen. Das
pVT-Zustandsdiagramm eines Einkomponentensystems 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 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
von Kohlendioxid; Sie erkennen die Dampfdruckkurve (blau gezeichnet) die Sublimationsdruckkurve (grün gezeichnet) und die Schmelzdruckkurve (gelb gezeichnet).
Alle drei Linien treffen sich im Tripelpunkt. und das Ende der Dampfdruckkurve (blau) markiert der kritische Punkt,
Kohlendioxid
Wassermolekül
Phasengleichgewicht
Phasengleichgewicht
Überkritischer Zustand
Ausgangsmaterial
Vorlesung/Konferenz
Reinstoff
Molekül
Gasphase
Homöostase
Chemisches Potenzial

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Phasengleichgewichte reiner Stoffe - wie beschreibt man die Zweiphasengebiete im Zustandsdiagramm?
Serientitel Einführung in die Thermodynamik
Teil 25
Autor Lauth, Günter Jakob
Mitwirkende Lauth, Anika (Medientechnik)
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.
DOI 10.5446/15669
Herausgeber Günter Jakob Lauth (SciFox)
Erscheinungsjahr 2013
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2013
Produktionsort Jülich

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik, Chemie
Schlagwörter Physikalische Chemie
Thermodynamik

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