Peter W. Atkins

Physikalische Chemie


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wird.

      (a) Eine allgemeine Formulierung der Arbeit

      Wir beginnen die Berechnung der Arbeit ausgehend von ihrer physikalischen Definition: Die Arbeit, die erforderlich ist, um ein Objekt um eine Strecke dz entgegen einer Kraft F zu bewegen, ist

      (2.4)image

      Wenn wir wissen wollen, welche Arbeit insgesamt bei der Volumenänderung von VA auf VE verrichtet wird, integrieren wir diesen Ausdruck zwischen Anfangsund Endvolumen:

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Art der Arbeit dw Bemerkungen Einheiten‡)
Volumenarbeit – Pexdv pex ist der äußere Druck dV ist die Volumenänderung Pa m3
Oberflächenarbeit γ dσ γ ist die Oberflächenspannung dσ ist die Oberflächenänderung N m–1 m2
Längenausdehnung f dl f ist die Spannung dl ist die Längenänderung N m
elektrische Arbeit φ dQ φ ist das elektrische Potenzial dQ ist die Ladungsänderung V C
Q dφ dφ ist die Zellspannung Q ist die Ladung V C

      ‡) Für Arbeit in Joule (J); 1 J = 1 N m = 1 V C.

      (b) Expansion gegen einen konstanten Druck

      Nehmen wir nun an, der äußere Druck sei während der Expansion konstant. So könnte auf den Kolben der Atmosphärendruck wirken, der während der gesamten Expansion konstant bleibt. Ein Beispiel aus der Chemie ist die Expansion eines Gases, das sich im Zuge einer Reaktion in einem offenen Behälter bildet. Zur Auswertung von Gl. (2.5b) ziehen wir die Konstante pex vor das Integral:

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      Die Volumenänderung beträgt ΔV = VEVA, also ist