Wie berechne ich die Volumenarbeit?
Hallo,
Wie gehe ich bei dieser Aufgabe vor? Bei (a) kann man die Volumenarbeit da berechnen, weil H2O ja kein Gas ist. Ich komme nicht weiter und würde mich über Hilfe freuen.
Danke
2 Antworten
Man muss nur die Anteile der gasförmigen Stoffe vor und nach der Reaktion vergleichen, ansonsten ist der Wert 0.
zB bei c gibt es je zwei gasförmige Anteile...
Falls man für n einen Wert ermitteln soll...
W=p×V in Pa und m³ also 101325 Pa bei normalem Druck und 0,024 m³ pro Mol Änderung.
Alternativ ginge auch n×R×T also 1 mol× 8,314 J/mol×K × 293 K = 2,27 kJ pro mol.
Bei a) entstehen aus 3 mol Gasen 2 mol flüssiges Wasser. 3 mol Gas hat ein Volumen von ca. 74 L (je nach Bedingungen für p und T) und 2 mol flüssiges Wasser hat ein Volumen von etwa 0,036 L. Es tritt bei der Reaktion also ein ΔV von rund 74 L ein.
Bei SATP-Bedingungen ist das Molvolumen etwas größer als 24 L. Ich hatte wegen dieser Unsicherheit ja auch beigefügt "je nach Bedingungen für p und T".
Naja, klar ist alles möglich...Die meisten kommen mit Vm=24 L/mol daher, wo ich frag, in welchem Labor es denn wohl 0 °C hat...
SATP-Bedingungen : 100,000 kPa, 25 °C, Vm = 24,79 L/mol
25 °C sind schon eher erträglich im Labor. :-)
Und 20 °C bei 1013,25 mbar geben schöne runde 24,0 L/mol...
Ok. Das mag die übliche Verfahrensweise sein. Das ist halt immer die leidige Frage, mit welchen Werten man rechnen soll, wenn die Bedingungen nicht genannt werden. Aber alle Rechnungen sollten hier letztlich zum selben Ergebnis kommen.
Wenn die Bedingungen bei einer Aufgabenstellung nicht genannt sind, dann schreibe ich immer: Diese Aufgabe ist nicht lösbar, da die Bedingungen (Temperatur, Druck) nicht gegeben sind.
Denn wie Du ganz in meinem Sinne schreibst: Die Rechnungen sollen zum selben Ergebnis führen.
Also wäre bei a) w= - 74l * 2,5 kJ/mol ?
Die 2,5 ist der Wert bei Standardbedingungen
Nein, das macht keinen Sinn. Das kannst Du alleine durch die Betrachtung der Einheit erkennen. In einem offenen System, welches unter Umgebungsdruck p0 steht, ist die Volumenarbeit:
W1,2 = p0 * (V2 - V1)
Wasserstoff und Sauerstoff sind doch Gase, deren Volumen bei der Reaktion zu Wasser praktisch verschwindet. Die Formel W = - delta V * 2,5 kJ/mol macht m.E. nur Sinn, wenn man anstelle der Stoffmenge mol das molare Volumen Vm verwendet. Dann erhält man beispielsweise:
W = - 0,072 m³ * 2,5 kJ/(0,024 m³) = -7500 J
Das sieht dann schon mal vernünftiger aus. Wobei ich ad hoc nicht erkennen kann, mit welchen Randbedingungen der Faktor 2,5 kJ/Vm gerechnet wurde.
Ich sehe auch nun, wo der Faktor 2,5 kJ/mol herkommt. Das ist der Term aus der allgemeinen Gasgleichung pV = nRT, also das Produkt aus R und T. pV/n ist die molare Volumenarbeit, die Volumenarbeit, die pro mol Gas verrichtet wird. Daher:
pV/n = RT = 2,453 kJ für T = 298,15 K
Da in der Reaktion 3 mol Gas "verschwinden", ergibt sich für die Volumenarbeit
W = 7359 J
Warum rechnest Du nicht mit 3 mol ×24 L/mol = 72 L?