[Chemie] Exotherme Reaktionen, bei denen die Unordnung kleiner wird?

Guten Abend,

ich benötige noch ein bisschen Hilfe, um den folgenden Abschnitt zu verstehen.

Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten.

Exotherme Reaktionen, bei
denen die Unordnung kleiner
wird, können nur stattfinden,
wenn das negative Produkt
aus Temperatur und
Entropieänderung einen
kleineren Wert als die
Enthalpieänderung hat, damit
ΔG noch negativ ist. also z.B.
ΔG = -5 - (-3) = - 2
Hier darf die Temperatur also
nicht zu hoch sein.      

Das verstehe ich leider noch überhaupt nicht. Hier sind im folgenden meine Gedanken dazu:

Ich stelle mir die Frage:
Wann können exotherme
Reaktionen, bei denen die
Unordnung kleiner wird,
stattfinden?

ΔG = ΔH - T * ΔS

  • ΔG = Gibbs‘sche Energie, Gibbs‘ freie Energie oder freie Enthalpie
  • ΔH = Änderung der Enthalpie
  • T = absolute Temperatur in Kelvin
  • ΔS = Änderung Entropie

ΔG = ΔH - T * ΔS

  • exotherme Reaktionen haben immer eine negative Änderung der Enthalpie, somit ist ΔH hier negativ
  • die absolute Temperatur in Kelvin ist immer positiv, somit ist T positiv
  • Die Änderung der Entropie (ΔS) ist hier negativ, da die Unordnung laut Frage kleiner wird

Somit:

ΔG = ΔH - T * ΔS

ΔG = negativ - positiv * negativ

= negativ - negativ

= negativ + positiv

🟩Folgendes gilt ja für die Gibbs-Helmholtz-Gleichung:

  • Wenn ΔG negativ ist, also < 0, so läuft die Reaktion spontan und freiwillig ab, dies nennt man exergon. Hier führt die Reaktion zu einem energetisch günstigeren Zustand.
  • Wenn ΔG positiv ist, also > 0, so läuft die Reaktion nicht freiwillig ab, sie müsste unter Energiezufuhr erzwungen werden, dies nennt man endergon. Hier führt die Reaktion zu einem energetisch ungünstigeren Zustand.🟩

Laut der Fragestellung (Wann können exotherme Reaktionen, bei denen die Unordnung kleiner wird, stattfinden?) muss die Reaktion ja endergon sein. Denn eine endergone Reaktion führt ja zu einem energetisch ungünstigeren Zustand. Und wenn die Unordnung kleiner wird, wird der Zustand ja energetisch ungünstiger.

  • Und wie oben genannt gilt für eine endergone Reaktion ja für ΔG > 0

Nun wieder zu der oben “hergeleiteten Formel“:

ΔG = ΔH - T * ΔS
ΔG = negativ - positiv * negativ
= negativ - negativ
= negativ + positiv

➡️Da ΔG > 0 sein muss, muss das Produkt aus Temperatur und Entropieänderung größer sein als der negative Wert der Enthalpieänderung.

⚠️Im Zitat oben steht es aber genau umgekehrt: Dass exotherme Reaktionen, bei denen die Unordnung kleiner wird, nur stattfinden können, wenn das negative Produkt aus Temperatur und Entropieänderung einen kleineren Wert als die Enthalpieänderung hat, damit ΔG noch negativ ist.

🤯Das verstehe ich leider noch gar nicht, wieso das so ist.

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[Chemie] Stoff mit/ohne Anomalie?

Guten Tag,

leider verstehe ich dieses Thema noch nicht so gut. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Erklärungen und Antworten zu meinen Fragen. 🙋‍♂️

(Mir würde es sehr helfen, wenn ihr meine Fragen als Zitat in eure Antwort einfügen würdet und mir darauf antworten könntet)

  • Was sind Beispiele für Stoffe ohne Anomalie? Wieso haben diese Stoffe keine Anomalie? Was ist dafür verantwortlich?
  • Was sind weitere Beispiele für Stoffe mit Anomalie (neben Wasser)?
  • Mit der Anomalie ist hier ja die „Dichteanomalie“ gemeint, richtig? Damit ist ja gemeint, dass die Dichte des Stoffes nicht wie gewöhnlich mit sinkender Temperatur zunimmt und im festen Zustand größer ist als im flüssigen Zustand, sondern in einem bestimmten Temperaturbereich die größte Dichte hat und sich bei geringerer Temperatur wieder ausdehnt (wie bei Wasser, Wasser dehnt sich ja, wenn es zu Eis wird, auch wieder aus).
  • Bei Wasser kommt, wie ich gelesen habe, die Dichteanomalie durch die Wasserstoffbrückenbindungen zustande, die dafür sorgen, dass Wasser im flüssigen Zustand bei 4°C die größte Dichte hat und Eis eine geringere Dichte als Wasser
  • Aber wie funktioniert das mit den Wasserstoffbrückenbindungen, dass Eis eine geringere Dichte hat als das 4°C kalte Wasser und das 10°C Wasser ebenfalls eine geringere Dichte hat als 4°C kaltes Wasser? Inwiefern sind die Wasserstoffbrückenbindungen dafür verantwortlich?
Auch ein Übergang von fest direkt zu gasförmig und umgekehrt ist möglich, was man als Sublimation bzw. Resublimation bezeichnet. Dies beobachtet man z.B., wenn man nasse Wäsche bei Minusgraden draußen aufhängt. Das gefrorene, also feste Wasser geht über die Zeit direkt in Gas über, die Wäsche trocknet.
  • Es handelt sich hierbei ja um Wasser und somit um einen Stoff mit Anomalie (zweites Bild von oben).
  • Wenn wir nun das zweite Bild von betrachten, können wir sehen, dass bei normalem Druck (1 bar auf Meereshöhe) die gestrichelte Linie oberhalb dem Tripelpunkt liegt.
  • Und wenn wir nun unten auf der x-Achse nach einer Temperatur unter 0 Grad schauen (In meinem eingefügten Zitat steht ja: „Minusgrade“), dann sehen wir, dass sich beide Linien im Bereich „Eis“ treffen.
  • Wie kann es also sein, dass bei Minusgraden und 1 bar normalen Luftdruck eine Sublimation von Eis zu Wasserdampf stattfinden kann?
  • Auch wenn wir von einem anderen Fall ausgehen würden und sich die Temperatur erhöhen würde, würde doch erst das Eis (Annahme: 1 bar Luftdruck) zu Wasser werden (bei 0°C) und dann zu Wasserdampf (bei 100°C).
  • Damit das Eis zu Wasserdampf sublimiert, muss doch der Druck bei kleiner gleich 0,006 bar liegen (Tripelpunkt), oder nicht?
  • Und wobei handelt es sich überhaupt bei „kritischer Druck“, „kritische Temperatur“, „Kritischer Punkt“ (siehe zweites Bild von oben)? Was ist dort am kritischen Punkt?
Bild zum Beitrag
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Stellantrieb/Ventil (Fußbodenheizung)?

Hallo, vor rund 17 Jahren wurde bei uns im Haus das Badezimmer neu gemacht bzw. Kernsaniert. Zudem wurde (zusätzlich zu einem Handtuchwärmer) eine Fußbodenheizung verbaut. (Der einzige Raum mit Fußbodenheizung)

Diese lässt sich über einen digitalen Unterputz-Termostatschalter steuern. (Uhrzeit, Heiz-Zyklus, usw...)

𝗠𝗲𝗶𝗻𝗲 𝗙𝗿𝗮𝗴𝗲: Wo ist das dazugehörige Ventil bzw. müsste es doch so etwas wie einen Stellantrieb geben?

Ich habe das komplette Obergeschoss abgesucht. Es gibt keine Klappen/Deckel oder Hohlräume wo sich so etwas befinden könnte. So etwas muss doch irgendwie zugänglich sein, oder?

𝗩𝗼𝗿𝘀𝗰𝗵𝗹𝗮𝗴: Ich habe schon vermutet, dass sich dieses vielleicht im Keller (Heizraum befindet. Da paralell zu den Warm-/Kaltwasser Zuleitungen für das Bad auch verdächtigt viele (drei) plastik/ kunststoff-Schläuche nach oben führen. Und von oben zusätzlich eine 5-Adrige dicke Leitung in die Heizung führt dessen Zweck ich nicht kenne. (Vielleicht vom Termostatschalter)

So etwas wie ein Stellantrieb konnte ich jedoch nicht finden....

Und wieso sollte man eine Leitung von einem Thermostat über zwei Stockwerke in den Keller ziehen (war nicht dabei als das Bad saniert wurde und habe keine Pläne)

Vielleicht kennt sich da wer aus... Danke!

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Nur einen Raum heizen? oder Doch Heizung durchlaufen lassen?

Bei der Unterweisung der neuen Heizeinheit kamen wir auf ein Thema, was eventuell auch Interessenten hier finden könnte.

Teelichtofen statt Heizung?

Wer die Gasheizung nicht anschalten möchte, zündet sich einfach einen DIY-Teelichtofen an – so die Idee. Zahlreiche Ratgeber preisen den kleinen Tontopf, unter dem in der Regel vier bis fünf Teelichter brennen, als Heiz-Alternative für den Winter an. Doch leider ist es nicht ganz so einfach.

Ein Teelicht hat eine Heizleistung von 30-50 Watt, so der Dozent.
Bei fünf Teelichtern kommt man auf circa 200 Watt. Das klingt nicht übel, ist aber im Vergleich zu einer normalen Heizung sehr gering. Bei Neubauten und wärmegedämmten Altbauten sollte man nur Heizungen mit einer Heizleistung von 100 Watt je Quadratmeter Wohnfläche einbauen.

Kurz gesagt: Für ein 15 Quadratmeter großes Zimmer bräuchte man schon 1.500 Watt Leistung, also 7,5 Teelichtöfen oder 30 Teelichter. Diese brennen außerdem nur fünf Stunden – ein gigantischer Teelicht-Verbrauch wäre also nötig, um den Raum regelmäßig zu heizen. Das wäre nicht nur umweltschädlich – denn Teelichter bestehen auf erdölbasiertem Paraffin und Stearin – sondern auch brandgefährlich! Stellt man zu viele Lichter unter den Tontopf und lässt diese zu lange brennen, kann die Konstruktion leicht Feuer fangen.

Heizung durchlaufen lassen?

Die Raumtemperatur immer wieder absinken zu lassen und wieder zu erhöhen soll unnötig Energie verschwenden. Macht es wirklich Sinn, die Heizung konstant durchlaufen zu lassen?

Nein. Er rät, die Heizung runterzudrehen, wenn sie nicht gebraucht wird. Nachts sollte man die Temperatur auf jeden Fall herunterregeln, ebenso wenn man länger das Haus verlässt. Der Experte fasste zusammen: „Die Heizung für 30 Minuten abzudrehen, macht wenig Sinn, aber bei vier Stunden wird es sich in der Regel lohnen.“

Nur einen Raum heizen?

Schon unsere Großeltern haben es ähnlich gemacht: Geheizt wird vor allem ein Raum, die Stube. Im Rest des Hauses bleibt es kalt. Theoretisch könnte man es auch heute noch genau so machen. Doch sollte man aufpassen.

Ja, nicht in jedem Zimmer müssen wohlige 25 Grad herrschen. Die optimale Raumtemperatur für das Wohnzimmer liegt zum Beispiel bei circa 20 Grad, im Schlafzimmer reichen 17 bis 18 Grad für einen guten Schlaf. Und ein paar Grad weniger sind sicher kein Problem. Doch gar nicht zu heizen, kann unangenehme Folgen nach sich ziehen – nämlich Schimmel

Warme Luft kann mehr Wasser aufnehmen als kalte. Deshalb sollte die Raumtemperatur auch im Winter nicht unter 16 Grad fallen. Vor allem das Bad sollte immer beheizt sein, weil dort besonders viel Feuchtigkeit anfällt. Genau so wichtig, um Schimmel vorzubeugen, ist richtiges Lüften.

Auf Heizlüfter gab es vor einigen Jahren einen richtigen Run: In zahlreichen Baumärkten waren die kleinen Elektro-Heizer zeitweise ausverkauft. Dabei sind die Geräte keine gute Alternative zur Gasheizung – auch nicht aus finanzieller Sicht. Der Dozent erklärte: „Man spart mit Heizlüftern kein Geld, ganz im Gegenteil, man treibt die Stromrechnung in die Höhe.“ Denn die Geräte werden mit Strom betrieben und der ist teuer. Eine Kilowattstunde Strom kostet zur Zeit im Schnitt circa 37 Cent, der Gaspreis liegt bei circa 11 Cent (Stand: 08.10.2024).

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