Le Chatalier: Wasser und Wasserdampf?

4 Antworten

In der Chemie wie in der Physik (und auch in dem Grenzgebiet, der physikalischen Chemie) wird zur Erklärung verschiedenster Phänomene wie z.B. Aufgehen oder Schließen einer Bindung, Richtung einer Reaktion, Verschiebung von Gleichgewichten (wie z.B. hier) auf ein Prinzip zurückgegangen, das ich als Energieprinzip bezeichnen möchte: Systeme wollen den energieärmsten Zustand erreichen.

Dieses Prinzip ist schlicht falsch, schon deshalb, weil es den 1. Hauptsatz verletzt (Energieerhaltung). Wenn ein System durch einen physikalischen oder chemischen Vorgang Energie abgibt, dann muß irgendwas oder -wer diese Energie aufnehmen und damit dieses Prinzip verletzen.

Es gibt nur eine Größe, die keinem Erhaltungssatz gehorcht und damit als Wirkprinzip in Frage kommt: die Entropie („Unordnung“), gemessen als Q/T
=Wärme/Temperatur.

Dabei ist wichtig, daß man das Gesamtsystem (= Reaktion plus Umgebung) betrachtet. Es wird nur etwas passieren, wenn sich im Gesamtsystem die Entropie erhöht.

An diesem Beispiel:

A) System: durch Druckerhöhung weicht der Wasserdampf aus, indem er flüssiges Wasser bildet. Das ist zunächst völlig unerklärlich (Ausweichen ist eine Schutzmaßnahme von Lebewesen bei Gefahr) und auch unlogisch, denn flüssiges Wasser hat eine geringere Entropie.

B) Wie kam diese Druckerhöhung zustande? Vielleicht durch eine elektrische Pumpe, die dabei „geordnete“ elektrische Energie unter Wärmeentwicklung (Entropieerhöhung!) lieferte?

Vielleicht durch Expansion (En.zunahme!) eines höher komprimierten Gases, das dabei einen Kolben bewegte?

Außerdem wurde ja Kondensationswärme Q an die Umgebung abgegeben.

In jedem Fall wurde die Gesamtentropie erhöht.

Gleiches gilt für die Temperatur: ist es heiß, als die En.abnahme Q/T der Umgebung gering, überwiegt die En.zunahme des Systems=Verdampfung und umgekehrt.

Die Erklärung für die Zunahme der Entropie ist banal: sie ist der wahrscheinlichste Zustand (wollte als Beleg ein Foto meines Schreibtischs beifügen; man hat mich gehindert).

Genau, die Teilchen benötigen für den gasförmigen Zustand Abstand zueinander. Wenn sie aus Platzgründen diesen Abstand nicht erreichen können gibt es zwischen den Teilchen aufgrund ihrer Nähe noch Wechselwirkungen und das Charakterisiert im wesentlichen den Flüssigen Aggregatszustand.

In einer Flüssigkeit haben teilchen nur noch lokale Wechselwirkungen untereinander, aber es gibt keine Fernwirkung mehr, das unterscheidet die Flüssigkeit von einem Feststoff.

Es geht nicht um die Frage, wo das Gleichgewicht liegt, sondern darum, in welche Richtung es sich verschiebt.

  • Eine Reaktion erzeugt Wärme? Dann wirkt Wärme der Reaktion entgegen.
  • Eine Reaktion erhöht den Druck? Dann wirkt Druck der Reakton entgegen.
  • Eine Reaktion erzeugt Sauerstoff? Dann wirkt Sauerstoff der Reaktion entgegen.
  • Eine Reaktion erniedrigt den pH-Wert? Dann wirkt ein niedriger pH-Wert ...

All diese Regeln kann man sicher hochphysikalisch oder -chemisch begründen, aber um das zu umgehen, wurde ja die Regel erfunden.

Wasser erhöht den Druck in der Umgebung, oder bildet ihn, wenn da vorher Vakuum war. Erhöhst du den Druck, wirkst du dem entgegen.

Hmm,

es ist ja eigentlich keine Reaktion, aber das Prinzip funktioniert natl auch. Trotzdem sind die Begriffe Edukt und Produkt iwie deplaziert!

Das System weicht dem äußeren Zwang aus!

Der äußere Zwang ist eine Druckerhöhung! Durch welchen Prozess erfolgt eine Druckverringerung? Durch die Kondensation! Umgekehrt erhöht eine Druckverringerung den Dmpfanteil. Natl kann man das auch dadurch begründen, dass kondensiertes Wasser weniger Volumen hat, als Wasserdampf.

Ähnliche ginge es mit Energie. Zuführung von Energie führt zu mehr Dampf, weil dabei Energie aufgenommen wird. Abkühlung führt zu weniger Dampf, weil dadurch Energie abgegeben wird.

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