Entropie der Umgebung berechnen, Gesamtbilanzen aufstellen und den Wert von Energie beurteilen — 30 Übungen zur Energieentwertung.
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Übungsaufgaben
Dreißig Aufgaben, bunt gemischt — zum Klicken, Ziehen, Zuordnen, Rechnen und Knobeln. Jede Übung gibt Ihnen sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen Ihnen die gestuften Tipps. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II heißt selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III heißt begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Mix verbindet Wissen aus mehreren Unterkapiteln, Trick warnt: Hier steckt eine Falle drin. Der Balken oben zeigt Ihnen, wie viele der 30 Aufgaben Sie schon gelöst haben.
A1
Schema der Wärmekraftmaschine
AFB I
Lesen Sie aus dem Schema der Wärmekraftmaschine die gefragten Felder ab, indem Sie sie nacheinander anklicken.
Klicken Sie das gesuchte Feld an. Mit der Tastatur: Tab oder Pfeiltasten zum Wandern, Enter zum Auswählen.
Die Wärme fließt aus der heißen Quelle (500 K) in die Maschine, ein Teil wird als Arbeit W genutzt, der Rest geht als Abwärme an die Kühlung (300 K). Typischer Fehler: die Abwärme für nutzbar zu halten.
Wärme fließt von heiß nach kalt, ein Teil wird zu Arbeit.
Kühlung: rechts; Arbeit: oben; Quelle: links.
A2
Erdgas im Heizkessel
AFB II
Für die Verbrennung von Methan zu \(\ce{CO2}\) und flüssigem Wasser gilt \(\Delta_r H^\circ = -890{,}3\,\text{kJ/mol}\). Berechnen Sie die Entropieänderung der Umgebung bei 25 °C.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(\Delta S_U = -\frac{\Delta_r H}{T}\) \(= \frac{890\,300\,\text{J/mol}}{298\,\text{K}}\) \(= +2987{,}6\,\text{J/(mol}\cdot\text{K)}\). Typische Fehler: 25 statt 298 K einsetzen oder kJ nicht in J umrechnen.
Ansatz: Kelvin! 25 °C = 298 K.
Weiter: kJ in J umrechnen, Vorzeichen umkehren.
A3
Term für die Gesamtentropie
AFB II
Stellen Sie einen Term für \(\Delta S_{ges}\) einer Reaktion auf. Es seien s = ΔrS (J/K), h = \(\Delta_rH\) (J) und t = T (K) (Division mit /).
Geben Sie den Term ein. Enter prüft ebenfalls.
\(\Delta S_{ges} = \Delta_r S - \Delta_r H/T\); der zweite Summand ist die Entropieänderung der Umgebung. Mit s = −326,6, h = −571 600, t = 298 ergibt sich +1591 J/K. Typischer Fehler: das Vorzeichen des Umgebungsterms umzukehren.
