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0.5.x. einfache Thermodynamik chemischer Reaktionen

Die (chemische) Thermodynamik beschäftigt sich mit den energetischen Veränderungen, die

während einer chemischen Reaktion auftreten. Dabei interessieren uns die Energien, die in

den Stoffen drin stecken sowie die Energie-Mengen, die bei Reaktionen aufgenommen oder

abgegeben werden.

Die Thermodynamik ist keine leichte Kost. Schon der Begriff Energie stellt uns vor große

Verständnis-Probleme. Wer hat sie schon mal gesehen oder beobachtet. Wir können lediglich

ihre Wirkungen fühlen, beobachten und messen.

Energie ist neben Raum, Zeit und Information einer der zentralen Begriffe in der Physik (Naturwissenschaft).

Hier ist es die Größe, die trotz aller Zeit-Abhängigkeiten der Naturgesetze

unverändert bleibt (eine Art Inhaltsgröße).

Definiert wir die Energie heute als abstrakte Größe zur Beschreibung von Veränderungen an

und in Systemen. Energie kann nur umgewandelt werden. Es werden viele verschiedene

Energieformen beschrieben, von denen:

potentielle Energie (Lage-Energie)

kinetische Energie (Bewegungs-Energie)

elektrische Energie

chemische Energie

thermische Energie (Wärme(-Energie))

zu den bedeutesten zählen.

Vereinfacht – und populärer verständlich – wird Energie als das bezeichnet, was es einem

System ermöglicht, Arbeit zu verrichten, Licht auszustrahlen, Wärme abzugeben, magentische

Felder aufzubauen usw. usf.

Die verschiedenen Energie-Unterschiede sind die Ursache aller physikalischen Vorgänge.

Es wird immer ein Ausgleich der Energie-Differenzen (Potentiale, Gradienten) angestrebt.

Unter Normalbedingungen (300 K) ist z.B. die elektrische und die chemische Energie mit

einer der höchsten (organisiertesten / geordnetesten) Energieformen. Bei jeder Energie-

Umwandlung entsteht immer mehr oder weniger Wärme. Wie wir noch sehen werden, kann

aber die Wärme nicht wieder vollständig in eine andere Energie-Form umgewandelt werden.

Die niedrigste Form der Energie ist somit die Wärme. Letztendlich wird nur noch Wärme-

Energie über bleiben, die dann völlig gleichmäßig im Universum verteilt ist (Tendenz-

Richtung aller Energie-Umwandlungen). Mitlerweile werden auch andere Theorien diskutiert,

die nicht vom Wärme-Tod des Universums ausgehen. Die theoretische Physik hat hier noch

ein riesiges Spielfeld.

Als Formelzeichen verwenden wir für die Energie das E (seltener auch: W (Arbeit bzw.

Wärme)). Die genormte SI-Einheit ist das JOULE (Zeichen: J; gesprochen: dschuhl) nach

dem Physiker James Prescott JOULE (1818 – 1889). Aus traditionellen Gründen kursieren

und halten sich noch verschiedene andere Einheiten, von denen den Biologen, Chemikern

und Trophologen besonders die Kalorie nahe liegt.

Umrechnungen und Namen weiterer Energie-Einheiten:

Zeichen ausgeschrieben

gesprochen

Nm NEWTON

Meter

njutonmeter

Ws WATT Sekunde

wattsekunde

cal CALORIE

kalorie

Umrechnung(en) Zeichen ausgeschrieben

gesprochen

1 Nm = 1 J erg

erg

1 Ws = 1 J

1 kWh = 3,6 * 10 6 J

1 cal = 4,187 J

eV Elektronen

VOLT

elektronenvolt

Umrechnung(en)

1 erg = 0,1 *10 -6 J

1 eV = 1,6 * 10 -19 J

BK_SekII_orgChem_BioEL.doc - 48 - (c,p) 2009-2011 lsp: dre

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