ViaMint-Fehler

Wir wollen verstehen, warum eine Reaktion wie das Lösen von Kaliumchlorid in Wasser spontan ablaufen kann, obwohl dabei Wärme verbraucht wird und die Flüssigkeit sich abkühlt. Hierbei hilft uns das Konzept der freien Enthalpie (Gibbs-Energie).

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Wir wollen verstehen, warum eine Reaktion wie das Lösen von Kaliumchlorid in Wasser spontan ablaufen kann, obwohl dabei Wärme verbraucht wird und die Flüssigkeit sich abkühlt. Hierbei hilft uns das Konzept der freien Enthalpie (Gibbs-Energie).

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Die Gibbs-Energie $ \Delta G $ gibt uns an, ob ein Prozess spontan abläuft (Das Delta bedeutet immer eine Differenz). Sie berechnet sich mit der Formel:
$ \Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S $

  • $ \Delta H $ ist die Änderung der Enthalpie, also die aufgenommene oder abgegebene Wärme. Bei einem abkühlenden System ist $ \Delta H $ positiv.
  • $ \Delta S $ ist die Änderung der Entropie, also wie stark die Unordnung des Systems zunimmt.
  • $ T $ ist die Temperatur in Kelvin.

Für einen Prozess, der spontan ablaufen soll, muss $ \Delta G $ negativ sein.
Jetzt stell dir vor, du hast eine positive $ \Delta H $ (weil das System Wärme abgibt). Damit $ \Delta G $ trotzdem negativ wird, muss der zweite Teil der Gleichung, $ T \cdot \Delta S $, groß genug sein, um das positive $ \Delta H $ zu übertreffen.

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Die richtige Antwort ist:

  • "die Entropiezunahme $ \Delta S $ so groß ist, dass $ T \cdot \Delta S $ größer als $ \Delta H $ ist."
    Warum? Weil eine große Entropiezunahme (hohe Unordnung) den Prozess "antreibt", selbst wenn das System dabei Wärme verbraucht. Das führt dazu, dass $ \Delta G $ negativ wird und der Prozess somit spontan abläuft.
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Chemie

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C007

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Tims's Tipp

Die Gibbsgleichung solltest du auswendig können und auch auf die Bedeutung, wie hier erklärt verstanden haben. Merke dir: Prozesse können auch dann spontan ablaufen, wenn sie Wärme verbrauchen, solange die Entropie stark genug zunimmt.

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