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1

Sonntag, 1. Mai 2016, 16:45

Freie Mischungs-Enthalpie - Gleichungspoblem

Hallo!

In einer alten Schrift habe ich folgende "Umformung" gefunden und kann sie leider nicht nachvollziehen. Daher wäre ich für eure Hilfe sehr dankbar:



\[ \Delta G^M = x_a \Delta \bar{G}_a + x_b \Delta \bar{G}_b \]

daher:

\[ \Delta \bar{G}_a = \Delta G^M + (1-x_a) \frac{d \Delta G^M}{dx_a} \]

Delta G^M ist die freie Mischungs-Enthalpie und Delta G quer a ist die Differenz zwischen der partiellen molaren freie Enthalpie in der Lösung und der im reinen Zustand.

Vielen Dank!
koni

2

Dienstag, 3. Mai 2016, 11:00

Hat sich erledigt habs rausbekommen.

3

Dienstag, 3. Mai 2016, 19:18

Hat sich erledigt habs rausbekommen.


Na ja, dann wissen Sie ja, dass dafür ein ziemlicher Haufen aufwendiger Formeln zu schreiben ist, wobei ich mit meinen "Latexkünsten" mit einer Stunde nicht annähernd ausgekommen wäre. So habe ich es vorgezogen , erst einmal abzuwarten.

Zumal mir Ihre Frage nicht so ganz "echt" vorkommt. Denn welcher Autor "einer alten Schrift" kann denn so beknackt sein, dass er von einer Ableitung nur die erste und die letzte Formelzeile schreibt und dem Leser den Rest überlässt. Und trivial ist das Ganze ja auch nicht. Mir jedenfalls fehlt die Genialität , es trivial zu finden.

Nichts für ungut

Gruß FKS

4

Mittwoch, 4. Mai 2016, 18:16

Die Frage ist durchaus echt!

Es stammt aber auch nicht aus einem Lehrtext, sondern einer alten Dissertation. Davon unabhängig ist es mir schon oft aufgefallen, dass sehr viele Autoren seitenweise Umformungen mit den Floskeln "wie man leicht sieht" oder "es folgt trivialerweise" kaschieren... Naja hat sich ja nun erledigt :)

5

Sonntag, 8. Mai 2016, 19:01

Die Frage ist durchaus echt!


Lassen sie mir bitte die Freude, dies nach wie vor bestreiten zu dürfen.

Wobei ich meinen weiteren Ausführungen gern vorausschicke, dass ich auch gegen "nicht echte Fragen" nicht das Geringste einzuwenden habe und falls einmal doch, ich mir nicht anmaßen würde , darüber zu befinden, ob Fragen dieser Art mMn "erwünscht" "sachdienlich" oder was auch immer seien.

Auch sollte sich niemand genötigt fühlen, in irgend einem Fall seine Beweggründe darlegen zu müssen.

Nur schließt all dies andererseits nicht aus, dass ein potenzieller Beantworter sich auch diesbezügliche Gedanken macht und diese dann auch äußert.

Man darf also gern auch nur die Fachkompetenz eines Forums testen wollen und Fragen stellen , deren Antwort man kennt. Nur bin ich als quasi ständiger Mitarbeiter dieses Forums zwar froh über jede Frage, muss aber schon darauf achten ,etwas weniger freigebig als früher mit meiner mehr als nur altersbedingt reduzierten Konzentrationsfähigkeit umzugehen . Und diese insbesondere in ( für mich jedenfalls ! ) Stunden langer Schreibarbeit für LATEX geschriebene Formeln verschleißen möchte

Zumal meine diesbezüglich erheblich defizitären "Künste" hier auf eine Latexversion treffen, die kleinste Syntaxfehler mit Totalverweigerung bestraft und so gut wie gar nicht dabei hilft , den Fehler zu finden.

Im Vergleich dazu finde ich es fast schon entspannend, über die vermutlichen, vermeintlichen Beweggründe eines Doktoranden nachzusinnen, der die Ableitung einer für seine Dissertation doch anscheinend wesentlichen Gleichung dem Leser überlässt. Sich somit also auch der Chance begibt, sein Expertentum zu demonstrieren . Wobei es sich im hier gegebenen Fall um ein Gleichung handelt , die mMn weder zum unverzichtbaren Präsenzwissen gehört, noch sich in Simpler Weise aus selbigem ergibt. Was sich aber schon anders darstellen würde , wenn im Text zwischen den beiden Formeln nicht nur ein "daher..." stehen würde, sondern z.B. "daher, unter Beachtung der nach GIBBS und DUHEM benannten Beziehung...

So ist dann auch die folgende Einlassung ....

Zitat

Es stammt aber auch nicht aus einem Lehrtext, sondern einer alten Dissertation. Davon unabhängig ist es mir schon oft aufgefallen, dass sehr viele Autoren seitenweise Umformungen mit den Floskeln "wie man leicht sieht" oder "es folgt trivialerweise" kaschieren... Naja hat sich ja nun erledigt :)


zwar dem Grunde , nicht aber auch nur annähernd dem hier zu Tage getretenen Maße nach eine Erklärung für dieses aus meiner Sicht in gar keiner Weise nachvollziebare Verhalten eines Doktoranden , der seine Dissertation schreibt und dabei bemüht sein sollte , diese so gut wie möglich zu verkaufen. Denn selbst wenn z.B. der Koreferent die Ableitung nicht lesen würde, so ist dennoch keineswegs ausgeschlossen, dass er dieselbe vermissen würde.

Aber es steht natürlich auch jedem frei, sich für diesen Aspekt nicht zu interessieren.

Gruß FKS

6

Dienstag, 10. Mai 2016, 13:52

Hallo!

In einer alten Schrift habe ich folgende "Umformung" gefunden und kann sie leider nicht nachvollziehen. Daher wäre ich für eure Hilfe sehr dankbar:

\[ \Delta G^M = x_a \Delta \bar{G}_a + x_b \Delta \bar{G}_b \]



daher:

\[ \Delta \bar{G}_a = \Delta G^M + (1-x_a) \frac{d \Delta G^M}{dx_a} \]

Delta G^M ist die freie Mischungs-Enthalpie und Delta G quer a ist die Differenz zwischen der partiellen molaren freie Enthalpie in der Lösung und der im reinen Zustand.

Vielen Dank!
koni


Formal würde die „Umformung“ –am Beispiel der anderen
Exzessgröße- wie folgt ablaufen:

Ausgangsgleichung
\[\Delta G^M
= \chi_a \bar{\Delta G}_a + \chi_b \bar{\Delta
G}_b\]

umstellen

\[\chi_a\bar{\Delta
G}_a =\Delta G^M - \chi_b\bar{\Delta
G}_b = \Delta G^M - \left( 1-\chi_a
\right)\bar{\Delta G}_b\]

Ausgangsgleichung ableiten, umstellen und erweitern

\[\frac{
d\Delta G^M }{ d\chi_a } = \bar{\Delta G}_a -\bar{\Delta G}_b\]

bzw.

\[\chi_a\bar{\Delta
G}_a =\chi_a \bar{\Delta G}_b +\chi_a \frac{ d\Delta G^M }{ d\chi_a
}\]

Zusammenfassen der beiden Gleichungen

\[\chi_a\bar{\Delta
G}_a = \Delta G^M - \left( 1-\chi_a
\right)\bar{\Delta G}_b\]

\[\chi_a\bar{\Delta
G}_a =\chi_a \bar{\Delta G}_b +\chi_a \frac{ d\Delta G^M }{ d\chi_a
}\]

subtrahieren

\[0 =\Delta G^M -\bar{\Delta G}_b -\chi_a \frac{ d\Delta
G^M }{ d\chi_a }\]



weiteres Umstellen gibt dann eine Lösung der nachgefragten Art

Gruß

peter

7

Mittwoch, 18. Mai 2016, 14:19

Die Frage ist durchaus echt!

Es stammt aber auch nicht aus einem Lehrtext, sondern einer alten Dissertation. Davon unabhängig ist es mir schon oft aufgefallen, dass sehr viele Autoren seitenweise Umformungen mit den Floskeln "wie man leicht sieht" oder "es folgt trivialerweise" kaschieren... Naja hat sich ja nun erledigt :)
MMn hat sich die von Ihnen gestellte Aufgabe noch nicht erledigt. Auch wenn Ihnen das so scheinen mag.

Dankenswerter Weise hat in der Zwischenzeit Peter57 eine Herleitung angeboten. Bevor ich dazu einige mir sinnvoll erscheinende Anmerkungen mache , möchte ich Sie fragen, ob die Ableitung von Peter 57 übereinstimmt mit der Ableitung, die Sie selbst gefunden haben.

Gruß FKS

8

Donnerstag, 19. Mai 2016, 09:53

MMn hat sich die von Ihnen gestellte Aufgabe noch nicht erledigt.
Ich möchte zu meiner Lösung anmerken dass die von „koni“ genannte Ausgangsgleichung

\[\Delta G^M = \chi_a \bar{\Delta G}_a + \chi_b \bar{\Delta G}_b\]

einen Bezug zwischen den Exzessgrößen –Zitat koni „Delta G quer a ist die Differenz zwischen der partiellen molaren freie Enthalpie in der Lösung und der im reinen Zustand.“-Zitat Ende und der freien Mischungsenthalpie – Zitat koni „Delta G^M ist die freie Mischungs-Enthalpie“- Zitat Ende herstellt. Den es nicht gibt. In meinem "formalen" Ansatz habe ich Delta G^M jedoch korrekterweise als eine Exzessgröße angesehen. Wobei die von "koni" gewählte symbolische Kennzeichnung zusätzlich zu dem generellen Fehler dermaßen hinkt - es ist nicht mehr schön.



Die sinnvolle Schreibweise für „koni’s“ Ausgangsgleichung wäre
\[\Delta G^E = \chi _{a}^{ }\cdot {\Delta G_{a}^{E}}+ \chi
_{b}^{ }\cdot {\Delta G_{b}^{E}}\]


mit dem hochgestellten E kennzeichnend für alle Exzessgrößen. Erst mit dieser Notation kommt man auf eine verständliche Darstellung der abgeleiteten Größen.
\[\Delta G_{a}^{E}= \Delta G _{ }^{E}-\chi _{b}^{ }\cdot
\frac{\partial \Delta G_{ }^{E}}{\partial \chi _{b}^{ }}\]
\[\Delta G_{b}^{E}= \Delta G _{ }^{E}+\chi _{a}^{ }\cdot
\frac{\partial \Delta G_{ }^{E}}{\partial \chi _{b}^{ }}\]

Die Gibbs Duhem Gleichung würde man durch weiteres Ableiten aus diesen Beziehungen bekommen

Gruß
peter_57

9

Freitag, 20. Mai 2016, 16:31

Zitat von »Friedrich Karl Schmidt«

MMn hat sich die von Ihnen gestellte Aufgabe noch nicht erledigt. Auch wenn Ihnen das so scheinen mag.
Auch nein, wieso denn nicht?

Zitat von »Friedrich Karl Schmidt«

Dankenswerter Weise hat in der Zwischenzeit Peter57 eine Herleitung angeboten. Bevor ich dazu einige mir sinnvoll erscheinende Anmerkungen mache , möchte ich Sie fragen, ob die Ableitung von Peter 57 übereinstimmt mit der Ableitung, die Sie selbst gefunden haben.
So ziemlich... ja.

Zitat von »Peter_57'«

Wobei die von "koni" gewählte symbolische Kennzeichnung zusätzlich zu dem generellen Fehler dermaßen hinkt - es ist nicht mehr schön.
Das ist nicht "meine" Kennzeichnung, auch wenn das hier niemand zu glauben scheint. Und weshalb ist ist das denn ein "genereller Fehler". Das mit Exzessgrößen auszudrücken erscheint mir ebenso falsch -> bitte erklären! Solange ich Aktivitäten verwende können mir Exzessgrößen doch "egal" sein.

10

Freitag, 20. Mai 2016, 17:11

Solange ich Aktivitäten verwende können mir Exzessgrößen doch "egal" sein.

Das sagt alles...

Schönes Wochenende

11

Freitag, 20. Mai 2016, 19:18

Ganz tolle Antwort! Ich habe nie behauptet, dass ich es weiß (das wird mir nur unterstellt). Im Gegeteil, ich versuch es zu verstehen. Deine Arroganz kannst du dir sparen

12

Freitag, 20. Mai 2016, 21:12

Unter Beachtung von bisher nicht explizit angesprochenen Aspekten, insbesondere der GIBBS - DUHEM - Beziehung

Zitat

Zitat von »Friedrich Karl Schmidt«

MMn hat sich die von Ihnen gestellte Aufgabe noch nicht erledigt. Auch wenn Ihnen das so scheinen mag.
Auch nein, wieso denn nicht?

Leider ist dies nicht so leicht vermittelbar. Jedenfalls nicht an "Widerredende". Weil hier nämlich mMn eine Darstellung vorliegt, die nach meiner Überzeugung mangelhaft ist, ohne falsch zu sein.
Gestatten Sie, dass ich dies einmal an einem Beispiel einfacherer Konnotation zeige. Wobei ich mir u.a. erlaube, das chemische Potenzial zu verwenden. Und dies wohl wissend, dass dieses nicht allgemein identisch ist mit der "partiellen, freien molaren Enthalpie". Was bekanntlich nur für isobar - isotherme Zustandsänderungen gilt. Andererseits aber der Mangel nicht allgemeiner Anwendbarkeit die freie molare Enthalpie trifft, während das chemische Potenzial z.B auch für isentrop - isochore, isentrop - isobare, isotherm - isochore Zustandsänderungen das zu leisten in der Lage ist, was die freie Enthalpie ausschließlich für isotherm - isobare Zustandsänderungen leistet.
Betrachten wir gleichwohl die GIBBS'sche Fundamentalform der inneren Energie U den Variablen den Variablen S,V, sowie den Stoffmengen n1.n2 :
\[dU \ = \ T \ dS \ - \ p \ dV \ + \ \mu_1 \ dn_1 \ + \ \mu_2 \ dn_2 \] Was mit der Definition \[ G \ : = \ U \ + \ pV \ - TS \] zu der folgenden, so genannten "LEGENDRE -transformierten" Form führt : \[dG \ = \ - \ S \ dT \ + \ V \ dp \ + \ \mu_1 \ dn_1 \ + \ \mu_2 \ dn_2 \] Was seinerseits dann für isotherm - isobare Zustandsänderungen zu der Form führt , mit der ich meine Vorrede beenden kann : \[dG_{T,p} \ = \ \ \mu_1 \ dn_1 \ + \ \mu_2 \ dn_2 \] und daraus folgend \[ \mu_i \ : = \ \frac {dG(T , p , n_{i}, n_{k})} {dn_i} \]
Wobei festzuhalten ist, dass vorerst nur die obige Differentialform als gültig nachgewiesen ist und die Gültigkeit insbesondere der folgenden "integralform" noch zu zeigen wäre : \[G \ = \ \ \mu_1 \ n_1 \ + \ \mu_2 \ n_2 \] bzw. \[\frac {G}{n_1 \ + \ n_2} \ := \ G_m \ = \ \ \mu_1 \ x_1 \ + \ \mu_2 \ x_2 \] Schießlich sind die beiden chemischen Potenziale von der hier durch x1 beschriebenen Zusammensetzung abhängig , so dass sie beim Integrieren nicht wie Konstanfe vor das Integral gezogen werden können.

Und leitet man die Vorstehende Funktionsgleichung nach x1 ab, so erhält man
\[ \frac {dG_m}{dx_1} \ = \ \mu_1 \ + \ x_1 \frac {d\mu_1}{dx_1} \ - \ \mu_2 \ + \ ( \ 1 \ - \ x_1 \ ) \ \frac {d \mu_2}{dx_1} \] und ich jetzt nicht einfach als trivial unterstellen würde, dass \[ x_1 \ \frac {d \mu_1}{dx_1} \ + \ ( \ 1 \ - \ x_1 \ ) \ \frac {d \mu_2}{dx_1} = 0 \] gilt , was aber mMn die Voraussetzung wäre für die Form \[ \frac {dG_m}{dx_1} \ = \ \mu_1 \ - \ \mu_2 \], die analog wäre der Form, die in Peter57 's Ableitung erhalten wird und die wie im folgenden Zitat zu lesen ....

Zitat

Zitat von »Friedrich Karl Schmidt«

Dankenswerter Weise hat in der Zwischenzeit Peter57 eine Herleitung angeboten. Bevor ich dazu einige mir sinnvoll erscheinende Anmerkungen mache , möchte ich Sie fragen, ob die Ableitung von Peter 57 übereinstimmt mit der Ableitung, die Sie selbst gefunden haben.
So ziemlich... ja.
.... " so ziemlich " übereinstimmt mit der von Ihnen gefundenen Herleitung.

Gruß FKS

13

Samstag, 21. Mai 2016, 01:15

Zitat

Zitat von »Peter_57'«

Wobei die von "koni" gewählte symbolische Kennzeichnung zusätzlich zu dem generellen Fehler dermaßen hinkt - es ist nicht mehr schön.
Das ist nicht "meine" Kennzeichnung, auch wenn das hier niemand zu glauben scheint. Und weshalb ist ist das denn ein "genereller Fehler". Das mit Exzessgrößen auszudrücken erscheint mir ebenso falsch -> bitte erklären! Solange ich Aktivitäten verwende können mir Exzessgrößen doch "egal" sein.

Natürlich ist das nicht "ihre" Kennzeichnung. Da sie diese aber nun mal mit Ihrem Eingangsbeitrag in die Diskussion eingebracht haben, ist es doch völlig normal, dass man sie Ihnen zuschreibt.
Auch erkenne ich weder in den Beiträgen von Peter57 , noch in meinen eigenen Beiträgen einen Zweifel daran, dass die von Ihnen zitierten Formeln nicht von besagten "Doktoranden" stammen.
Ganz tolle Antwort! Ich habe nie behauptet, dass ich es weiß (das wird mir nur unterstellt). Im Gegeteil, ich versuch es zu verstehen. Deine Arroganz kannst du dir sparen
Es ist mMn keine Arroganz, wenn ein Autor nach längerer Schreibe erst einmal keine Lust mehr hat zu weiteren, umfangreichen Erklärungen. Insbesondere dann, wenn er sie für überflüssig hält.

Wobei ich mir erlaube, Sie daran zu erinnern, dass Ihre Bereitschaft zur Weiterführung dieser Diskussion auch nicht gerade an übertriebenem Enthusiasmus gelitten hat. Und andererseits Peter57 sich einen Schreibaufwand angetan hat, den ich mir erst einmal ersparen wollte, bis ich einigermaßen sicher sein konnte, dass meine Schreiberei nicht, wie schon oft erlebt , umsonst sein würde.

Nichts für ungut
Gruß FKS

14

Sonntag, 22. Mai 2016, 12:36

Nichts für ungut


Sie hatten ja in Beitrag 12 den Ausdruck


\[\frac{\mathrm{d} G_m}{\mathrm{d} x_1}= \mu _1-\mu _2\]

abgeleitet, den es so nur geben kann weil die Gibbs-Duhem- Beziehung gilt. Und sofern es sich bei den µ‘s um Exzessgrößen handelt

\[\mu _{1}^{E}=\mu _{1}^{real}-\mu _{1}^{ideal};\mu
_{2}^{E}=\mu _{2}^{real}-\mu _{2}^{ideal}\]

kommt man auf die besagte Beziehung nur dann, wenn man G ebenfalls als Exzessgröße ansieht.

\[G_{m}^{E}=G_{m}^{real}-G_{m}^{ideal}\]

Somit

\[\frac{\mathrm{d} \left ( G_{m}^{real}-G_{m}^{ideal} \right
)}{\mathrm{d} \chi_1}=\left ( \mu_{1}^{real}- \mu_{1}^{ideal}\right )-\left (
\mu_{2}^{real}- \mu_{2}^{ideal}\right )\]

Es ist ein genereller Fehler(und bei dieser Behauptung bleibe ich) mit -Zitat koni wiederzugeben „Delta G^M ist die freie Mischungs-Enthalpie und Delta G quer a ist die Differenz zwischen der partiellen molaren freie Enthalpie in der Lösung und der im reinen Zustand“ Zitat Ende-. Entweder verwendet man eine Gleichung bei der auf beiden Seiten Mischungsenthalpien stehen oder auf beiden Seiten Differenzen derselben. Entweder das Eine oder das Andere. Wenn das so -wie oben wiedergegeben- in der Dissertation steht ist das schlicht falsch.

Gruß
Peter57

15

Sonntag, 26. Juni 2016, 14:49


Sie hatten ja in Beitrag 12 den Ausdruck
\[\frac{\mathrm{d} G_m}{\mathrm{d} x_1}= \mu _1-\mu _2\]

abgeleitet, den es so nur geben kann weil die Gibbs-Duhem- Beziehung gilt.


Man mag den Einwand übertrieben pingelig finden, aber ich lege Wert darauf, dass die obenstehende Differentialform fundamental ist, sie jedenfalls unmittelbar aus der so genannten "GIBBS' schen Fundamentalform" folgt , während das Gewinnen der entsprechenden , integralen Form der GIBBS - DUHEM - Gleichung bedarf, die Ihrerseits die - wenn auch plausible - Annahme voraussetzt, dass das Variablensystem homogen ist

Zitat



Und sofern es sich bei den µ‘s um Exzessgrößen handelt

\[\mu _{1}^{E}=\mu _{1}^{real}-\mu _{1}^{ideal};\mu
_{2}^{E}=\mu _{2}^{real}-\mu _{2}^{ideal}\]

kommt man auf die besagte Beziehung nur dann, wenn man G ebenfalls als Exzessgröße ansieht.

\[G_{m}^{E}=G_{m}^{real}-G_{m}^{ideal}\]

Somit

\[\frac{\mathrm{d} \left ( G_{m}^{real}-G_{m}^{ideal} \right
)}{\mathrm{d} \chi_1}=\left ( \mu_{1}^{real}- \mu_{1}^{ideal}\right )-\left (
\mu_{2}^{real}- \mu_{2}^{ideal}\right )\]

Es ist ein genereller Fehler(und bei dieser Behauptung bleibe ich) mit -Zitat koni wiederzugeben „Delta G^M ist die freie Mischungs-Enthalpie und Delta G quer a ist die Differenz zwischen der partiellen molaren freie Enthalpie in der Lösung und der im reinen Zustand“ Zitat Ende-. Entweder verwendet man eine Gleichung bei der auf beiden Seiten Mischungsenthalpien stehen oder auf beiden Seiten Differenzen derselben. Entweder das Eine oder das Andere. Wenn das so -wie oben wiedergegeben- in der Dissertation steht ist das schlicht falsch.


..... Was ich Punkt für Punkt unterschreiben kann, nur verstehe ich den Text des TES insofern anders, als sich dessen Ausführungen

Zitat


\[ \Delta G^M = x_a \Delta \bar{G}_a + x_b \Delta \bar{G}_b \]
Delta G^M ist die freie Mischungs-Enthalpie und Delta G quer a ist die Differenz zwischen der partiellen molaren freie Enthalpie in der Lösung und der im reinen Zustand.

.... sich mMn nicht auf die Exzessgrößen beziehen , die vorstehende Gleichung jedenfalls allgemein gültig ist, also und auch für den Fall einer idealen Mischung gilt. So verstehe ich anschaulicher gesprochen "Delta G^M" als "freie Reaktionsenthahalpie" der "Mischungsreaktion".

Gruß FKS

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