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03:07 SciFox German 2019

Wie weit fliegt ein Skispringer, der mit 72 km/h abspringt?

  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
03:02 SciFox German 2019

Wie groß ist die Masse der Sonne? (berechnet aus dem Abstand Erde-Sonne und der Umlaufzeit)

  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
11:54 SciFox German 2019

Wie lesen wir Phasendiagramme von Mehrkomponentensystemen?

Phasendiagramme diskutiert man am besten so, dass man zunächst die homogenen und heterogenen Bereiche sucht, danach die Binodalen kennzeichnet und benennt und schließlich einige Kondomen einzeichnet. Danach können wir noch die invarianten Punkte benennen und die Prozesse, die an diesen Punkten ablaufen, spezifizieren. Ideale Phasendiagramme, egal ob Schmelz-oder Siedediagramme, zeigen weder Maximum noch Minimum in den Binodalen. Bei realen Mischungen kann es zu Maxima und Minima kommen, die je nach Diagrammtyp Azeotrop, Peritektikum oder Eutektikum genannt werden. Für die Veranschaulichung von 3-Komponenten-Mischungen hat sich das Gibbs'sche Dreiecksdiagramm bewährt. Auch in diesem Diagramm gibt es Binodalen und Konoden. Eine Konode verrät uns nicht nur die Zusammensetzung der Phasen im heterogenen Gebiet, sondern auch deren Mengenverhältnis (Anwendung des Hebelgesetzes).
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
07:16 SciFox German 2019

Wie bewegen sich Ionen in Elektrolyten?

Zur Beschreibung eines Elektrolyten benötigen wir dessen elektrochemische Wertigkeit, dessen Ionenstärke und dessen Aktivität. Neben der klassischen elektrischen Leitfähigkeit kappa wurde für Elektrolyte die Äquivalentleitfähigkeit lambda eingeführt. Diese setzt sich aus dem Anionen- und Kationenanteil zusammen; die Anteile können mittels der Überführungszahlen quantifiziert werden.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
02:27 SciFox German 2019

Mit welcher Geschwindigkeit spritzt Wasser aus einer Düse?

  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
02:00 SciFox German 2019

Welche Leistung wird benötigt, um eine Kiste mit konstanter Geschwindigkeit eine schiefe Ebene hochzuziehen?

  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
10:29 SciFox German 2019

Wie schnell gelangen wir ins Gleichgewicht und wie viel Arbeit können wir dabei gewinnen?

Die konduktiven Transportprozesse Wärmeleitfähigkeit und Diffusion können durch ähnliche Gesetze beschrieben werden: das sind die Fourier'schen Gesetze und die Fick'schen Gesetze. Kleine und leichte Gasteilchen transportieren die Wärme am besten und diffundieren auch am schnellsten. Während die komplette Umwandlung von Arbeit in Wärme problemlos ist, ist die Umwandlung von Wärme in Arbeit nur mit gewissen Wirkungsgrad möglich; dieser Wirkungsgrad kann nach Carnot nicht größer werden als delta(T)/T(high).
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
14:07 SciFox German 2019

Wo liegt das Gleichgewicht und wie können wir es verschieben?

Der Antrieb eines Prozesses besitzt zwei Anteile: einen energetische Anteil delta(H) und einen entropischen Anteil delta(S). An der Seite von delta(S) steht noch die Temperatur. Von Größe und Vorzeichen von delta(H) und delta(S) und unter Umständen auch noch von der Temperatur hängt es nun ab, wie groß der Antrieb eines Prozesses ist. Der Standardantrieb delta(G)° beschreibt den Unterschied der Instabilität zwischen Eduken und Produkten. Aus delta(G)° können wir die Gleichgewichtskonstante K(eq) berechnen. Die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten wird durch die Gleichung von van't Hoff beschrieben. Qualitativ können wir die Verschiebung von Gleichgewichten mit dem Prinzip des kleinsten Zwanges diskutieren.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
13:50 SciFox German 2019

Sind die Energie und/oder die Entropie mit uns?

Der 1. und der 2. Hauptsatz der Thermodynamik sind Aussagen über die Energie und die Entropie im Universum. Wir können die Energie- und Entropie- änderung während eines Prozesses messen oder auch mit Hilfe von Tabellenwerten berechnen. Aus diesen beiden Größen können wir die Freie Enthalpie mit der Gibbs-Helmholtz-Gleichung errechnen und diese ist nun ein Maß für die Instabilität, die uns sagt, ob ein Prozess komplett ablaufen kann oder nicht.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
03:31 SciFox German 2019

Wie hoch war die Geschwindigkeit bei einem Auffahrunfall, wenn danach eine 5 m lange Bremsspur entstand?

  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
12:19 SciFox German 2019

Wie unterscheiden sich Lösemittel und Lösung?

Die Thermodynamik bei der Herstellung von Lösungen kann mit der Theorie von Flory und Huggins beschrieben werden. Ideale Lösungen besitzen den Flory-Huggins-Parameter chi=0 und zeigen z.B. keine Mischungswärme. Eine Lösung besitzt immer einen niedrigeren Dampfdruck als ein reines Lösemittel. (1. Raoult'schen Gesetz). Eine Lösung hat einen höheren Siedepunkt und einen niedrigeren Gefrierpunkt als das reine Lösemittel. (2. Raoult'sches Gesetz). Die genannten 3 Eigenschaften sind kolligativ, das bedeutet: nur die Anzahl der gelösten Teilchen entscheidet, nicht die Art der gelösten Teilchen. Der osmotische Druck ist eine weitere kolligative Eigenschaft; man kann ihn nach van't Hoff berechnen und er spielt speziell in der Biologie eine große Rolle.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
09:52 SciFox German 2019

Wie ermitteln wir Spannung und Stromstärke bei galvanischen Zellen und Elektrolysen?

Die Kombination eines Elektronenleiters mit einem Ionenleiter führt zu einer Elektrode. Eine Elektrode wird beschrieben durch die Durchtrittsreaktion und durch das Elektrodenpotenzial. Das Elektrodenpotenzial ist abhängig vom Redoxpaar (Spannungsreihe) und von den Konzentrationen der Reaktanden (Nernstsche Gleichung) Die umgesetzte Stoffmenge an einer Elektrode wird durch das Faraday'sche Gesetzbeschrieben. Wir können Elektroden zu galvanischen Elementen kombinieren. Die Leerlaufspannung oder EMK dieser galvanischen Elemente ergibt sich als Differenz der Elektrodenpotenziale.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
12:19 SciFox German 2019

Wie beschreiben wir Phasengleichgewichte?

Der Dampfdruck ist der Gleichgewichts- Partialdruck über einer kondensierten Phase. Der Dampfdruck hängt vor allem von der Flüchtigkeit der Substanz und von der Temperatur ab. Die Dampfduckkurve eines Reinstoffes, die beim Tripelpunkt beginnt und beim kritischen Punkt endet, kann z.B. nach Clausius-Clapeyron oder Antoine beschrieben werden. Über Lösungen ist der Dampfdruck niedriger über einem reinen Lösemittel (1. Raoult'sche Gesetz) Wenn wir ein Gas in einer Flüssigkeit lösen, dann ist die gelöste Gasmenge proportional zum Partialdruck des Gases oberhalb der Flüssigkeit (Henry'sche Gesetz).
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
10:49 SciFox German 2019

Wie beschreiben wir die Kinetik einer einfachen Reaktion?

Die Konzentration der Edukte kann in unterschielicher Art und Weise auf die Reaktionsgeschwindigkeit wirken. Man quantifiziert dies durch Angabe der Reaktionsordnung. Je nach Reaktionsordnung ergeben sich unterschiedliche Geschwindigkeitsgesetze, Konzentrations-Zeit-Kurven und Halbwertszeiten. Mikroskopisch kann eine Reaktion durch das Reaktionsprofils veranschaulicht werden. Hier ist insbesondere das Maximum - der Übergangszustand - für die Reaktionsgeschwindigkeit relevant. Mit der Arrheniusgleichung können wir den Temperatureinfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit quantifizieren. Die kinetischen Kenngrößen Aktivierungsenergie und Frequenzfaktor erhalten wir durch Auswertungen der Daten mittels der Arrheniusauftragung. Wenn wir diese Kenngrößen kennen, können wir Geschwindigkeitskonstanten, Umsätze und Reaktionszeiten für beliebige Temperaturen ermitteln. Einflüsse von Katalysatoren, Lösemittel und Ionenstärke lassen sich durch die Eyring'sche Theorie des Übergangszustandes quantifizieren.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
01:34 SciFox German 2019

Vorstellung der Videoreihe "Basiswissen Physikalische Chemie" als Inverted Classroom Projekt

Die Physikalische Chemie ist ein Grundlagenfach für viele Naturwissenschaftler und Ingenieure. Den Studierenden beim Konzept des Flipped Classroom der Lehrstoff vorab als Video zur Verfügung gestellt. Sie haben so die Möglichkeit, die Inhalte im eigenen Tempo zu rezipieren. Die Videos sind komplett untertitelt – diese Option wird insbesondere von Studierenden mit Beeinträchtigungen oder internationalen Studierende geschätzt. Anhand von im Video hervorgestellten Schlüsselbegriffen (Hashtags) kann schon in der Lernphase per Internet oder klassischem Lehrbuch weiter recherchiert werden.
In der Präsenzveranstaltung im Hörsaal werden dann keine neuen Inhalte mehr vermittelt, sondern der vorbereitete Stofff wird geübt und diskutiert. Der Dozent arbeit als Coach und Moderator.
 Im Anschluss an die Präsenzveranstaltung wird zu wichtigen Themen ein Tutorium als Livestream angeboten. Tutoren lösen darin Übungsaufgaben und Studierende können hierzu interaktiv Fragen stellen (in Planung).
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
15:22 SciFox German 2019

Wie können wir gasförmige Systeme makroskopisch und mikroskopisch beschreiben?

  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
15:41 SciFox German 2019

Wie betrachten wir die Welt thermodynamisch?

Ein Thermodynamiker untersucht Systeme - das sind abgegrenzte Bereiche im Universum. Er beschreibt den Zustand des Systems und erfindet dabei auch neue System-Eigenschaften (z.B. die Zustandsgrößen Enthalpie, Entropie und freie Enthalpie). Eine Änderung eines Zustands nennt der Thermodynamiker "Prozess". Dieser wird beschrieben durch "delta-Größen" ( delta(T), delta(p) usw.) und durch die Prozessgrößen Wärme und Arbeit, die wegabhängig sind. Nützliche Formeln sind hierfür die Gibbs'sche Phasenregel, die Gleichung zur Berechnung der sensiblen Wärme und die Gleichungen zur Berechnung der elektrischen und der Volumen-Arbeit.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
09:32 SciFox German 2019

Wie beschreiben wir die Kinetik komplexerer Reaktionen?

Bei Gleichgewichtsreaktionen sind im Gleichgewicht die Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion gleich schnell. Daraus können wir das Massenwirkungsgesetz ableiten. Aus dem Reaktionsprofil erkennen wir eine Beziehung zwischen den beiden Aktivierungsenergien und der Reaktionsenthalpie. Bei Folgereaktionen mit instabilen Zwischenprodukt gilt das Quasistationaritätsprinzip: die Konzentration des Zwischen- produktes ist ungefähr 0 und zeitlich konstant. Bei Parallelreaktionen wird vor allem der Reaktionsweg eingeschlagen, der mit der niedrigeren Aktivierungs- energie korreliert - sofern die Reaktion kinetisch kontrolliert ist.
  • Published: 2019
  • Publisher: SciFox
  • Language: German
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