Freie Energie ist gleich Wärme?

3 Antworten

Bedeutet frei, dass sie erst in den Bindungen (Feldenergie) gesteckt hat und dann in Wärme (Bewegungsenergie) gewandelt wurde?

ja, im Prinzip

Und kann ein Atom alleine überhaupt Energie gespeichert haben, außer wenn es sich als ganzes bewegt? Hier meine ich rein auf Grund der Ladungen.

Atome können angeregt sein und können die Anregungsenergie in Form von quantisierter EM Strahlung abgeben.


Vorsicht mit dem Begriff "freie Energie" :

  • klar definierte Größe in der Thermodynamik: F = U - T*S
  • esoterischer Begriff

Ich denke du meinst keines von beiden, sondern bloß "freiwerdende Energie".

Das heißt es befinden sich rund um den Kern zu viele Elektronen und diese werden dann weggestrahlt?

Was heißt das mit F = U -T*S? Berechnet man damit wie viel Energie in einem Kilo oder Mol Benzin eingespeichert ist?

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@Usedefault

Elektronen befinden sich beim Atom in Quantenzuständen (Schalen). Wenn ein Elektron von einer energetisch  höheren Schale in eien tiefere springt, wird Licht emmitiert. Die Elektronen bleiben beim Atom - sonst würde es ja ionisiert.

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@michiwien22

Achso, das hatte ich vergessen! Aber stabil sind Atome in angeregtem Zustand nicht oder?

Was ist ein Beispiel, wo das F =U-T*S verwendet wird?

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Wobei die freiwerdende Energie noch in Wärmeenergie (Enthalpie) und Volumenarbeit unterteilt ist.

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Das hätte dir Nicola Tesla schön erklären können ._.

das meint er nicht...aber wenigstens hast du auf den physikalischen statt esoterischen Begriff verlinkt.

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Bei diesem Artikel bekomme ich Kopfweh!

Was berechnet man da eigentlich? Wie viel Energie ein Kilo Sprengstoff hat?

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@Usedefault

Hier geht es um die Freiwilligkeit einer Reaktion oder Zustandsänderung.
Wann läuft eine Reaktion in eiene bestimmte Richtung bevorzugt ab, sodaß diese Richtung freiwillig ist.

Diese frage ist gar nicht so leicht zu beantworten. Man könnte meinen:

"Eine Reaktion ist genau dann freiwillig, wenn dabei Energie frei wird (exotherm)."

Es gibt aber Beispiele, wo das nicht der Fall ist:

Wasser verdunstet freiwillig, obwohl es seiner Umgebung dabei Energie entzieht. Diese Reaktion ist endtherm und dennoch freiwillig.

Umgekehrt gibt es exotherme Reaktionen, die aber nicht freiwillig verlaufen.

Der Schlüssel liegt in der Entropie:

Man kann zeigen, dass eien Reaktion bei konstantem Druck und Temperatur genau dann freiwillig abläuft,
wenn die Anderung der Größe G = H - T*S negativ ist:

freiwillig genau dann, wenn ΔG = ΔH - T ΔS < 0

ΔH ... Reaktionsenthalpie (Enthalpie Endprodukte - Ausgangsprodukte)
H ... H=U+p*V
U ... innere Energie
ΔS ... Entropiedifferenz

ΔH > 0 : es wird Energie benötigt (endotherm)
ΔH < 0 : es wird Energie frei (exotherm)

Jetzt kann man begründen, warum wasser freiwillig enotherm verdunstet:

ΔH > 0 und ΔS >> 0

Da die Entropie (Unordnung) in der gasförmigen Phase viel größer als in der Flüssigkeit ist,
wird die Entropie stark größer und kompensiert den positiven Term ΔH.

Je nachdem ob ΔS>0 oder ΔS<0 ist, führt Temperaturerhöhung zu einem Ansteigen oder Abnehmen der Reaktionsrate.

Bei ΔS<0 (Endprodukte geordneter) führt eiene Temperaturerniedrigung daher zu höherer Reaktionsrate und umgekehrt.

Bei Prozessen die unter konstantem Volumen und Temperatur ablaufen, muss man statt der freien Enthalpie G die freie Energie F nehmen:

freiwillig genau dann, wenn ΔF = ΔU - T ΔS < 0
ΔU ... Reaktionsenergie (innere Energie Endprodukte - Ausgangsprodukte)
ΔS ... Entropiedifferenz

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@Usedefault

Ja. Für die meisten bekannten Reaktionen sind  ΔS und ΔH in einer Chemie-Tabelle zu finden. Man kann auch die Ausgans- und Endstoffe nehmen und die Differenz manuell bilden:

https://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung\_Chemie/\_Thermodynamische\_Daten

In Wirklichkeit ist es natürlich noch viel komplizierter, da viele Reaktionen nicht direkt, sondern über ein Zwischenprodukt verlaufen (z.B. Katalysator). An den Prinzipien ändert das aber nichts. Das Thema ist Reaktionskinetik, ein Teil der Physikalischen Chemie.




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@michiwien22

Bei den komplexen Reaktionen muss man das G dann für jede Teilreaktion bestimmten?

Kann man mit der Formel auch auf die Zeit schließen, bis ein Stoff reagiert ist oder ein Gleichgewicht besteht?

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