Physical Chemistry 1

 

Digitalvorlesung

 


 

Unterrichtsmaterial

 

Übungsblätter ( Login mit Ihrem Uni-Account )

Skripte ( Login mit Ihrem Uni-Account )

 

Aktuelle Klausurergebnisse

 

Klausurergebnisse

 

Ziele

 

Ziel dieser Vorlesung ist es, ein grundlegendes Verständnis physikalisch-chemischer Phänomene zu erlangen. Dies beinhaltet zwei Ebenen: erstens eine makroskopisch-phänomenologische Beschreibung der stofflichen Welt, sowie zweitens ein damit verbundenes mikroskopisch-konzeptionelles Modellbild. Auf beiden Ebenen ist die Fähigkeit, grundlegende physikalisch-chemische Probleme als mathematische Gleichungen ausdrücken, diese zu lösen und die Ergebnisse zu interpretieren maßgeblich.

 

 

09.032.136 Vorlesung Physikalische Chemie 1

 

Begleitwort zum Wintersemester 2021/22

 

Liebe Studierende,

noch immer fordert die Pandemie des SARS-CoV2 Erregers gegenseitigen Schutz und Rücksicht durch Einhalten von Abstand und Hygiene.  Und leider erfordert dies nun wiederholt, weite Teile des Semesters im digitalen Raum ohne physischen Kontakt abzuhalten.  Die Vorlesung wird daher, wie jüngst schon geschehen, aus dem Hörsaal in Ihre eigene Wohnung verlegt.  Konkret ist folgender Ablauf vorgesehen

Für die Vorlesung finden Sie im Bereich "Skripte" dieser Website (siehe ganz oben auf dieser Seite), sowie alternativ auch auf der digitalen Lernplattform Moodle, einen Satz von 27 Vorlesungsskripten sowie begleitend dazu Audio-Podcasts und Panopto-Videos zu 27 Unterrichtseinheiten der Vorlesung.  Damit ist die Vermittlung der Vorlesungsinhalte aus dem Hörsaal in Ihr Zimmer verlagert.  Was nun noch fehlt ist ein interaktives Element.  Dies kann bei der gebotenen persönlichen Distanz leider nur begrenzt realisiert werden.  Wir tun dies auf zweierlei Art.  Zum Einen wird die Vorlesung durch eine digitale Rechenübung begleitet, in deren Rahmen Sie (wiederum hier auf dieser Website, oben im Bereich "Übungsblätter", sowie ebenfalls alternativ auch auf Moodle) Übungsaufgabenblätter herunterladen, zuhause selbständig lösen und dann via Moodle digital einreichen können.  Sie finden im Übungsblätter-Bereich dieser Website sowie auf Moodle eine detaillierte Anleitung dazu, wie das technisch geht.  Anschließend erhalten Sie persönliches Feedback durch eine*n studentische*n Tutor*in.  Wir weisen darauf hin, dass das Lösen der Aufgaben freiwillig erfolgt und keinerlei Konsequenzen für den Modulabschluss hat.  Eine aktive Teilnahme an unserem Übungsangebot wird jedoch ausdrücklich empfohlen; es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass dies am Ende zu deutlich effizienterem Lernen für die Klausur führt, und dass diese dann auch mit deutlich besserem Erfolg bestanden wird.  Überdies bieten die Tutoren auch digitale Nachhilfestunden an;  Sie erfahren die wann-wo-wie?-Details hierzu durch persönliche Nachricht des Ihnen zugewiesenen Tutoren.  Zum Zweiten stehen Ihnen überdies, wiederum auf der Plattform Moodle, eine weitere Onlinepräsenz unserer Vorlesung zur Verfügung.  Hierbei handelt es sich um konzeptuelle Verständnisfragen im Multiple-Choice Format zu den verschiedenen Themenblöcken der Vorlesung.  Damit können Sie Ihr eigenes Verständnis der Materie testen und bekommen direkt danach ein Feedback darauf.  Die aktive Teilnahme hieran ist sinnvoll und freiwillig.

Unser gesamtes Team steht Ihnen jederzeit für Fragen zur Verfügung.  Es ist nach wie vor eine besondere Zeit—lassen Sie uns gemeinsam die Herausforderung meistern und auch die Chancen, die sich dadurch gleichsam bieten, zu Besten nutzen.  Wir wünschen Ihnen alles Gute im kommenden Semester,

Ihre Dozenten und Tutoren

 

 

Ihre Dozenten und Tutoren


Prof. Dr. Sebastian Seiffert

 


PD Dr. Wolfgang Schärtl

 


Nico Perez Lopez (4. Sem. Bachelor Chemie)

 


Yasothaa Thavayogarajah (5. Sem. Bachelor BMC)

 

 

Audio- und Videostreams

 

1. Einführung

Video: hier klicken

Audio:


2. Mathematische Werkzeuge

Video. hier klicken

Audio:


3. Grundbegriffe der Thermodynamik

Video: hier klicken

Audio:


4. Ideales Gas 

Video: hier klicken

Audio:


5. Reales Gas

Video: hier klicken

Audio:


6. Energie

Video: hier klicken

Audio:


7. U und H als thermodynamische Werkzeuge

Video: hier klicken

Audio:


8. Thermochemie

Video: hier klicken

Audio:


9. Entropie

Video: hier klicken

Audio:


10. Wärmekraftmaschinen

Video: hier klicken

Audio:


11. Freie Energie

Video: hier klicken

Audio:


12. Chemisches Potenzial

Video: hier klicken

Audio:


13. Mehrstoffsysteme

Video: hier klicken

Audio:


14. Mischungsthermodynamik

Video: hier klicken

Audio:


15. Chemisches Gleichgewicht

Video: hier klicken

Audio:


16. Transportphänomene

Video: hier klicken

Audio:


17. Reaktionskinetik

Video: hier klicken

Audio:


18. Arrheniusgleichung

Video: hier klicken

Audio:


19. Reaktionsmechanismen

Video: hier klicken

Audio:


20. Leitfähigkeit

Video: hier klicken

Audio:


21. Starke und schwache Elektrolyte

Video: hier klicken

Audio:


22. Nernst-Gleichung

Video: hier klicken

Audio:


23. Praktische Elektrochemie

Video: hier klicken

Audio:

 

24. Ansatz der Statistischen Thermodynamik

Video: hier klicken

Audio:

 

25. Boltzmannverteilung

Video: hier klicken

Audio:

 

26. Zustandssumme

Video: hier klicken

Audio:

 

27. Zustandssumme und Zustandsfunktion

Video: hier klicken

Audio:

 

28. Schlusswort

Video: hier klicken

Audio:

 

 

 

Stundeneinteilung der Vorlesung

 

Std. Nr. Datum Themen Übungen
01 19.10.

Einführung: Vorstellung der Tutoren; Einführung in die Physikalische Chemie: Abgrenzung/Begriffsdefinition "Was ist Physikalische Chemie?"; Vorstellung der Vorlesungsinhalte

02 22.10.

Mathematische Werkzeuge: Differenzialrechnung: Funktion, Ableitung, partielle Ableitung, totales Differenzial, Taylorreihen; Integralrechnung: Fundamentalsatz der Diffenrenzial- und Integralrechnung, PC-relevante Integrationsmethoden, Fourierreihen

1 Mathe
03 26.10.

Grundbegriffe der Thermodynamik: System und Umgebung; Phase; Gleichgewicht; Zustandsgrößen; Zustandsgleichungen; Zustandsfunktionen; Nullter Hauptsatz der Thermodynamik; Prozessgrößen

04 29.10.

Ideales Gas: Gesetze von Boyle–Mariotte, Gay-Lussac und Avogadro; ideale Gasgleichung; Partialdruck; Dalton'sches Gesetz; kinetische Gastheorie; mikroskopische Deutung der Temperatur; Geschwindigkeitsverteilung; freie Weglänge

2 TD I
05 02.11.

Reales Gas: van der Waals Gleichung; Virialreihenentwicklung; kritischer Punkt

06 05.11.

Energie: Erster Hauptsatz der Thermodynamik; mikroskopisches Bild von Arbeit und Wärme; Innere Energie; Enthalpie; Wärmekapazität: Cv und Cp

3 TD II
07 09.11.

U und H als thermodynamische Werkzeuge: Joule–Thomson Effekt; Linde Kühlschrank; Adiabatengleichung

08 12.11.

Thermochemie: Reaktionswärme Bildungsenthalpie; Satz von Hess; Born–Haber Kreisprozess

4 TD III
09 16.11.

Entropie: spontane und nicht spontane Prozesse; Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik; Reversibilität; Dritter Hauptsatz der Thermodynamik; Entropie und Wärmekapazität; Entropie und Wahrscheinlichkeit

10 19.11.

Wärmekraftmaschinen: Carnot`scher Kreisprozess; Wirkungsgrad; Formulierungen des Zweiten Hauptsatzes; Unerreichbarkeit des absoluten Nullpunkts

5 TD IV
11 23.11.

Freie Energie und Freie Enthalpie: Gibbs’sche Fundamentalgleichung; Transformation von Zustandsfunktionen; Maxwellbeziehungen

12 26.11.

Chemisches Potenzial: Partiell molare Freie Enthalpie; Abhängigkeit vom Konzentrationsmaß; Abhängigkeit von p und T; Phasengleichgewichte; Clausius–Clapeyron Gleichung; Gibbs’sche Phasenregel

6 TD V
13 30.11.

Mehrstoffsysteme: Chemisches Potenzial in Mischungen; partiell molare Größen; Gibbs–Duhem Gleichung; Gesetze von Raoult und Henry; Kolligative Eigenschaften

7 TD VI
14 03.12.

Mischungsvorgänge aus Sicht der Kontinuumsthermodynamik und der Statistischen Mechanik

15 07.12.

Chemisches Gleichgewicht: Kp, Kx und Kc und deren Abhängigkeit von p und T

8 TD VII
16 10.12.

Transportphänomene: Allgemeine Transportgleichung; Wärme-, Stoff-, Ladungs- und Impulstransport; Diffusion: erstes und zweites Fick’sches Gesetz; Irrflugstatistik; Einstein–Smoluchowski Gleichung.

17 14.12.

Reaktionsgeschwindigkeit: Geschwindigkeitsgesetze; Geschwindigkeitskonstante; Reaktionsordnung; Halbwertszeit

9 KIN I
18 17.12.

Aktivierungsenergie: Arrheniusgleichung; Stoßtheorie; Maxwell–Boltzmann Verteilung; Katalyse; chemisches Gleichgewicht aus kinetischer Perspektive; Zusammenhang zw. Arrhenius- und Van't Hoff Gleichung

10 KIN II
19 21.12.

Reaktionsmechanismen: Elementarreaktionen; Folgereaktionen; Parallelreaktionen; Stoßaktivierung; Michaelis–Menten Kinetik

20 11.01.

Leitfähigkeit: Ionenwanderung und elektrische Leitfähigkeit; Überführungszahlen

11 EC I
21 14.01.

Starke und schwache Elektrolyte: Abweichung vom idealen Verhalten: starke und schwache Elektrolyte

22 18.01.

Nernst-Gleichung: Redoxreaktionen; elektrochemische Zellen

12 EC II
23 21.01.

Praktische Elektrochemie: Nernst Gleichung; Batterien und Akkumulatoren; Elektrolyse; Zersetzungsspannung; Überspannung; Faraday Gesetze

24 25.01.

Ansatz der Statistischen Thermodynamik: Mikro- und Makrozustände; Verteilung und Gewicht

25 28.01.

Boltzmannverteilung: Wahrscheinlichste Verteilung; Zustandssumme; Entartung

13 STD
26 01.02.

Molekulare und Systemzustandssumme: Konzept der Gesamtheit; Kanonische Zustandssumme; Systeme unabhängiger Teilchen

27 01.02.

Zustandssumme und Thermodynamische Funktionen: Statistische Definition der Entropie; Innere Energie und Zustandssumme; Entropie und Zustandssumme; weitere Thermod. Funkt. aus der Zustandssumme