Chemische Verwandtsc ! uit't 



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Teil der mit der betrachteten Reaktion 

 verbundenen Energieanderung, der unbe- 

 schrankt in jeder Beziehung frei verwandel- 

 bar ist. H e 1 m h o 1 1 z hat fur A den Begriff 

 der freien Energie eingefiihrt. Der Wert 

 der ,,freien Energie" z. B. zweier Stoffe ist 

 es nun, der den Verlauf der Reaktion dieser 

 beiden Stoffe bestimmt und wir haben also 

 in A ein direktes MaB der Affinitat. Kom- 

 binieren wir nun mit der obigen Beziehung 

 des ersten Hauptsatzes den zweiten Haupt- 

 satz (siehe die Artikel ,,Energi elehre'- 

 und ,,Thermochemie". 



dA=q 



dT 

 T' 



12) 



in dem dA die Vermehrung der freien Energie 

 bedeutet, die zur Verfiigung steht, wenn der 

 gleiche Vorgang, der sich bei der Tempe- 

 ratur T in dem einen Sinne abspielt, bei der 

 Temperatur T + dT wieder riickgangig ge- 

 macht wird (man mu6 sich htiten unter 

 dA etwa die Aenderung der freien Energie 

 bei einer Temperaturerhohung des Systems 

 um dT zu sehen). Durch Verkntipfung der 

 beiden Hauptsatze erhalten wir nun die 



Beziehung 



A U=T 



dA 

 dT 



13) 



Fiir Gasreaktionen oder Reaktionen in 

 verdiinnten Losungen, fiir die ja allein 

 sowohl das Massenwirkungsgesetz, als die 

 erwahnte thermodynamische Behandlung 

 streng theoretisch giiltig sind, liiBt sich 

 mit Hilfe eines isothermen reversiblen Kreis- 

 prozesses zeigen, daB die Affinitat A und die : 

 Gleichgewichtskonstante bei bestimmter | 

 absoluter Temperatur T durch die Be- 

 ziehung 



A=KTlnK 14) 



verkntipft sind, wo R die Gaskonstante (siehe i 

 den Artikel ,,Gase") == 1,99 cal. bedeutet. 

 Betrachten wir die Wasserbildung aus 

 den Elementen 



2H 2 +0 2 =2H 2 



. 15) 



Denken wir uns in einem Raum (I)Wasser 

 stoff der Konzentration CH und Sauer- 

 stoff der Konzentration Co. Nun bringen 

 wir molekulare Mengen der beiden Gase 

 in einen zweiten Raum (II), in dem die beiden 

 Gase die geringere Konzentration CH und 

 CQ haben. Hierbei gewinnen wir. da durch 

 Kompression vom Volumen Y! auf das 

 kleinere Volumen v 2 eines Molekiils eines 

 Gases die Arbeit 



geleistet wird, beim umgekehrten Vorgang 

 dieselbe gewonnen wird, eine Arbeit: 



+RTln 



CH C 



17) 



A=RTln 



v. 



16) 



In dem zweiten Raum vollzieht sich 

 nun die Wasserbildung und es entsteht 

 Wasserdampf der Konzentration c\v. Diesen 

 Wasserdampf bringen wir wieder isotherm 

 und reversibel in den ersten Raum von 

 der hoheren Konzentration Cw. Es wird 

 hierzu eine Arbeit: 



2RT In 



Cw 



Cw 



18} 



aufgewendet werden miissen. Die bei dem 

 ProzeB zu gewinnende Arbeit ist also ge- 



geben durch: 



A=2RT In -+RT In ^ 

 CH Co 



oder 



Cw 



A=RT In 



C 2 H.C 



+ RT In 



C 2 W 



C 2 w L C 2 H.C 



. . 19) 



. . 20) 



Die maximale Arbeit A muB nun aber 

 unabhangig von der Natur des Reaktions- 

 gemisches (Raum II) sein, das ja nur die 

 Rolle eines Zwischenkb'rpers spielt, der 

 wahrend der Reaktion keine sichtbare Ver- 

 anderung erfiihrt. Dies ist aber nur mog- 

 lich, wenn bei konstanter Temperatur der 



Ausdruck RT In - und damit 



C-H CO 



C-H Co 



konstant ist. 



Dieser Ausdruck ist nichts anderes r 

 als das Gesetz der Massenwirkung, Glei- 

 chung (8), angewendet auf die betrachtete 

 Reaktion der Wasserbildung. Wahlen wir 

 in obiger Gleichung fiir A fur die Anfangs- 

 konzentration CH, Co und Cw = = 1, so wird 

 die maximale Arbeit gleich 



A=RT In 



c 2 w 



= RTlnK . . 21) 



Wir ko'nnen also aus der Gleichgewichts- 

 konstante eines chemischen Prozesses die 

 maximale Arbeit des Vorganges bei der be- 

 stimmten Temperatur T berechnen. 



Wenn wir fiir die Energieanderung 



U=A-q 



11) 



Q setzen, d. i. die Warme verstehen, die bei 

 der Temperatur T entwickelt wird, wenn der 

 Vorgang ohne Leistung auBerer Arbeit 



