Springen naar inhoud

Algemene vraag over enthalpie en entropie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Box

    Box


  • >25 berichten
  • 100 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2009 - 15:07

Hallo,

een vraagje thermodynamica...

We weten:
-U toestandsfunctie (inwendige energie), H toestandsfunctie (enthalpie), q de reactiewarmte, w de arbeid.

Ik heb vooral grote vragen bij enthalpie, nogal rot, want al de rest berust daar op...

Eerste hoofdwet van de thermodynamica zegt ons dat:
(delta)U=q+W
Beschouw nu echter enkel druk-volume-arbeid bij constante druk zodat (delta) U = q - p (delta) V
Mijn grote vraag hierbij is: we vervangen een "niet-toestandsfunctie", een pad-functie door een vermenigvuldiging van 2 toestandsfuncties: p en V. Is de arbeid in dit geval dan wťl een toestandsfunctie, in dit strikte kader van constante druk, en louter druk-volume-arbeid? q wordt dus ook een toestandsfunctie in dat kader?

Verder omvormen geeft: q=(delta)U+p*(delta)V (1)

In mijn cursus staat er nu dat het praktisch is om de reactiewarmte bij het uitvoeren van een reactie bij constante druk te relateren aan een verandering in een toestandsfunctie. We definieren die als H = U + p*V (2)
(1) en (2) geven dus: q= (delta) H, bij constante druk.

De enthalpieverandering bij chemische reacties is dus gelijk aan de reactiewarmte (zie hierboven): waar ik onder versta: q, "de flow" van warmte in het systeem. Die ligt volledig vast op voorhand (en kan je in tabellen vinden) bij een bepaalde temperatuur en druk. Dat wil zeggen dat zolang als de beginproducten en de eindproducten bij onze gegeven temperatuur en druk zijn, en we tijdens onze reactie deze twee constant houden, het niet uitmaakt hoe we deze reactie dan ook maar uitvoeren (er zijn, me dunkt, al niet te veel mogelijkheden, maar kom), we zullen ALTIJD dezelfde reactiewarmte zien. Daar in dit kader, onze q gelijk is aan de enthalpie.

Stel nu eens dat je bij constante druk en temperatuur kan kiezen of je een reactie reversibel OF irreversibel uitvoert, zal de reactiewarmte daarbij dan gelijk zijn? Een chemische reactie kan enkel maar reversibel worden uitvoert als ge oneindig veel toestanden van chemisch evenwicht passeert. Ge zult ze dus moeten doen met oneindig veel deelreacties. Hier blokkeer ik een beetje... Kan er hier iemand een voorbeeld van geven of is het nonsens? Bij voorbeelden, probeer alsjeblieft een chemisch voorbeeld te geven en geen fysisch...

Bij zo'n reactie zou dan de entropieverandering voor het systeem gelijk zijn aan (delta) H / T met T de temperatuur waarbij ge uw chemische reactie laat doorgaan. De entropieverandering van de opgeving is dan - entropieverandering van het systeem en de netto entropieverandering is dan nul.

Misschien wat veel ineens maargoed...

vriendelijke groeten en dank bij voorbaat, Box
Das ist nicht einmal falsch. - Wolfgang Pauli

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 december 2009 - 22:32

Ik zie in het eerste stuk van je relaas geen problemen. Je conclusie dat "q" in dit geval een vaste waarde heeft voor het proces moet juist zijn. Maar is dat zo gek? Eigenlijk ligt hier volkomen vast wat het proces is! Er zijn dus geen verschillende paden meer die je tot hetzelfde eindresultaat leiden.....

Ik krijg wel kippenvel als je over irreversibele processen begint. De formules die in dit soort cursussen worden gegeven gaan allemaal in hoofdstuk 1 of zelfs in de inleiding uit van het principe dat "alleen over reversibele processen zal worden gesproken". Thermodynamica is een lastig vak, maar ik heb me wel eens laten vertellen dat irreversibele thermo zelfs onder thermodynamici als moeilijk wordt gezien. Hierover durf ik danook beslist geen uitspraak te doen, behalve het eenvoudige "voor irreversibele processen gelden deze gelijkheden niet".

#3

pghm

    pghm


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2009 - 23:10

Volgens mij is een perfect reversibele reactie een utopie en is de voorgestelde thermodynamica dan ook niet meer dan een model voor iets wat dit ideaal vrij dicht benadert.
Voor echt irreversibele systemen moet je bij Prigogyne zijn.... :-)

P.

#4

Box

    Box


  • >25 berichten
  • 100 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 december 2009 - 00:01

Hallo,

Allereerst dank voor de snelle reactie!

Maar, in feite slaan zelfs de meeste reactie-enthalpieen op een irreversibel proces toch ? Gelijk welke chemische reactie die niet in evenwicht start, als het evenwicht zich dus nog moet instellen, zal toch irreversibel verlopen? En als je uw chemische reactie (hypothetisch) reversibel kunt uitvoeren bij constante druk, dan zal de vrijgekomen warmte toch opnieuw gelijk zijn aan de reactie-enthalpie?

En op dat punt begint mijn cursus dan te zeggen dat ge de (delta)H niet moogt gebruiken voor q_reversibel...


mvg , Box

Veranderd door Box, 16 december 2009 - 10:48

Das ist nicht einmal falsch. - Wolfgang Pauli

#5

Box

    Box


  • >25 berichten
  • 100 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 december 2009 - 12:11

Hallo,

Ok, ik denk dat ik er mij grotendeels heb doorheen geworsteld. Een laatste vraag waar ik blijf mee zitten is:

Geldt voor een chemische reactie de formule (delta)S = q_reversibel / T ???????
Ik weet dat het geldt voor een fysisch proces, maar da's natuurlijk een ander verhaal...

Moest het gelden voor een chemische reactie, dan zou je volgens mij de reactie-entropie kunnen berekenen uit de reactie-enthalpie, aan de hand van de formule van q_rev / T, daar de meeste reacties plaats vinden bij constante druk en constante temperatuur. Echter, als ik het in het geheel plaats, is het absurd: bij alle reacties zou de netto entropieverandering nul zijn, en alles zou "in evenwicht zijn", daar de entropie van de omgeving - (delta) H / T is.

Bedankt op voorhand, Box
Das ist nicht einmal falsch. - Wolfgang Pauli

#6

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 december 2009 - 20:01

In geval van een reversibel proces is de entropie van het gehele systeem inderdaad onveranderd. We hebben het dan uitsluitend over evenwichtsreacties! Reversibel betekent immers dat je elk ministapje moet kunnen omkeren. Aan de andere kant is elke reactie uiteindelijk te beschrijven als een evenwichtsreactie.... maar voor sommige reacties, zoals het exploderen van TNT, is het heel moeilijk tot onmogelijk om een zuiver reversibel pad te vinden.....

Wel moet je in de gaten houden dat je over het algemeen moet spreken van de integraal van q/T





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures