Thermodynamik der Werkstoffe

Welche Bedingung muss bei konstanter Temperatur und konstantem Druck erfüllt sein, damit α- und β-Phase eines binären Systems im Gleichgewicht koexistieren?

  1. ADas chemische Potential jeder Komponente ist in der α- und der β-Phase gleich
  2. BDie molaren Gibbs-Energien der α- und der β-Phase sind gleich
  3. CDie Zusammensetzungen der α- und der β-Phase sind gleich, zwischen den beiden Phasen gibt es keinen Konzentrationsunterschied
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: A. Das chemische Potential jeder Komponente ist in der α- und der β-Phase gleich

Im Gleichgewicht darf sich G nicht ändern, wenn man eine kleine Menge einer beliebigen Komponente von der α- in die β-Phase überführt; daher gilt für die Komponenten A und B jeweils μA(α) = μA(β) und μB(α) = μB(β). Trägt man die molare Gibbs-Energie über der Zusammensetzung auf, entspricht dies einer gemeinsamen Tangente an die beiden Kurven; die beiden Berührungspunkte geben die Zusammensetzungen der im Gleichgewicht stehenden Phasen an. Die Werte der Tangente an den Rändern (bei x = 0 und x = 1) sind die chemischen Potentiale der jeweiligen Komponenten. Die molaren Gibbs-Energien der beiden Phasen sind im Allgemeinen nicht gleich, und auch die Zusammensetzungen an den beiden Berührungspunkten der gemeinsamen Tangente unterscheiden sich. Gleiche molare Gibbs-Energien sind nur dann die Gleichgewichtsbedingung, wenn beide Phasen dieselbe Zusammensetzung haben, wie beim Schmelzen eines reinen Stoffes.

Fehler melden

Dieses Thema üben Zurück zum Thema

Weitere Fragen zum Thema „Thermodynamik der Werkstoffe“

  1. Ein Mischkristall mit Mischungslücke wird aus dem einphasigen Zustand bei hoher Temperatur abgeschreckt und bei einer Temperatur innerhalb der Mischungslücke gehalten. Welche Aussage über die spinodale Entmischung trifft zu?
  2. Welche Kombination aus Größe und Bedingung entscheidet bei konstanter Temperatur und konstantem Druck, ob eine Zustandsänderung in einem geschlossenen System freiwillig abläuft?
  3. Welche Aussage über eine Reaktion mit ΔH > 0 und ΔS > 0 (etwa die thermische Zersetzung eines Carbonats) trifft zu? ΔH und ΔS seien temperaturunabhängig.
  4. Für die Zersetzung von Calciumcarbonat CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) seien die Standardreaktionsenthalpie ΔH° = +178 kJ/mol und die Standardreaktionsentropie ΔS° = +161 J/(mol·K), beide temperaturunabhängig. Welcher Wert kommt der Temperatur am nächsten, bei der die Zersetzung im Standardzustand mit einem CO₂-Partialdruck von 1 bar freiwillig einzusetzen beginnt (der Temperatur mit ΔG° = 0)?
  5. Im Ellingham-Diagramm steigen die ΔG°-Geraden für die Oxidation vieler Metalle, 2M(s) + O₂(g) → 2MO(s), nach rechts an, d. h., ΔG° wird mit steigender Temperatur größer (nähert sich 0). Was ist der Hauptgrund?