Thermodynamik lernen: Grundlagen, Energieerhaltung, Enthalpie und Entropie

Question 1

Welche Aussage über die Entropie eines idealen Gases ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist unabhängig vom Volumen.

Answer

Sie nimmt mit steigendem Druck zu.

Answer

Sie nimmt mit steigender Temperatur ab.

Answer

Sie ist immer positiv.

Question 2

Welche Aussage beschreibt die Enthalpieänderung (ΔH) einer exothermen Reaktion korrekt?

Accepted Answer

ΔH ist negativ, da Wärme freigesetzt wird.

Answer

ΔH ist positiv, da Wärme aufgenommen wird.

Answer

ΔH ist gleich null, da keine Wärme ausgetauscht wird.

Answer

ΔH kann sowohl positiv als auch negativ sein, abhängig von den beteiligten Substanzen.

Question 3

Welche drei verschiedenen Darstellungsformen der Enthalpieänderung gibt es?

Accepted Answer

Wärmemenge, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie

Answer

Energiemenge, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie

Answer

Wärmemenge, Reaktionsenergie, Standardbildungsenthalpie

Question 4

Wie lassen sich chemische Gleichgewichte mithilfe thermodynamischer Prinzipien vorhersagen und erklären?

Accepted Answer

Die freie Enthalpieänderung (ΔG) bestimmt die Gleichgewichtsrichtung: negative ΔG begünstigt Produkte, positive ΔG Edukte.

Answer

Die Entropieänderung (ΔS) beeinflusst das Gleichgewicht nicht.

Answer

Die Enthalpieänderung (ΔH) bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Gleichgewicht erreicht wird.

Question 5

Welche Aussage zur Entropieänderung in irreversiblen Prozessen ist richtig?

Accepted Answer

Die Entropie nimmt zu.

Answer

Die Entropie nimmt ab.

Answer

Die Entropie bleibt gleich.

Question 6

Wie beeinflusst eine Änderung der Entropie die spontane Richtung einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Eine Zunahme der Entropie begünstigt die Produktbildung.

Answer

Eine Abnahme der Entropie begünstigt die Eduktbildung.

Answer

Die Entropieänderung hat keinen Einfluss auf die Spontaneität.

Answer

Eine Zunahme der Entropie behindert spontane Reaktionen.

Question 7

Welche Faktoren beeinflussen die Aktivierungsenergie einer Reaktion und wie wirken sie sich auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus?

Accepted Answer

Temperatur, Katalysatoren, Konzentration der Reaktanten

Answer

Art der Reaktanten, Temperatur, Volumen des Reaktionssystems

Answer

Entropie der Reaktion, pH-Wert der Lösung, Wellenlänge des Lichts

Answer

Aktivierungsenergie ist unabhängig von äußeren Faktoren

Question 8

Welche Aussage zur kinetischen Gastheorie erklärt, warum Reaktionen bei höheren Temperaturen schneller ablaufen?

Accepted Answer

Die höhere Temperatur erhöht die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen, was zu häufigeren und energiereicheren Stößen führt.

Answer

Die höhere Temperatur verringert die Dichte der Teilchen, was zu häufigeren Kollisionen führt.

Answer

Die höhere Temperatur erhöht die Ordnung der Teilchen, was zu häufigeren erfolgreichen Stößen führt.

Answer

Die höhere Temperatur verringert die mittlere freie Weglänge der Teilchen, was zu häufigeren Kollisionen führt.

Question 9

Wie wirken Katalysatoren in thermodynamischen Prozessen? Erkläre, wie sie die Aktivierungsenergie einer Reaktion beeinflussen und welche Auswirkungen dies auf die Reaktionsgeschwindigkeit hat.

Accepted Answer

Katalysatoren senken die Aktivierungsenergie und beschleunigen die Reaktion.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Aktivierungsenergie und verlangsamen die Reaktion.

Answer

Katalysatoren verändern die Enthalpie und beeinflussen so die Reaktionsgeschwindigkeit.

Answer

Katalysatoren haben keinen Einfluss auf Aktivierungsenergie oder Reaktionsgeschwindigkeit.

Question 10

Eine chemische Reaktion hat eine Reaktionsenthalpie von -50 kJ/mol. Was bedeutet das?

Accepted Answer

Die Reaktion gibt 50 kJ/mol Energie an die Umgebung ab.

Answer

Die Reaktion nimmt 50 kJ/mol Energie aus der Umgebung auf.

Answer

Die Reaktion hat keinen Energieumsatz mit der Umgebung.

Answer

Die Reaktion kann nicht in umgekehrter Richtung ablaufen.

Question 11

Bestimmen Sie unter Berücksichtigung der Enthalpie- und Entropieänderung, ob die folgende Reaktion thermodynamisch spontan abläuft:
A + B -> C + D
ΔH = -10 kJ/mol, ΔS = +20 J/(mol⋅K)

Accepted Answer

Ja, die Reaktion ist spontan.

Answer

Nein, die Reaktion ist nicht spontan.

Answer

Die Spontaneität hängt von der Temperatur ab.

Answer

Die Reaktion ist nur spontan, wenn ein Katalysator vorhanden ist.

Question 12

Welche Aussage beschreibt den Einfluss von Temperatur und Druck auf die thermodynamische Spontaneität chemischer Reaktionen korrekt?

Accepted Answer

Die Reaktionsrichtung wird durch das Vorzeichen der freien Enthalpieänderung bestimmt.

Answer

Höhere Temperaturen erhöhen immer die Spontaneität.

Answer

Höherer Druck verringert immer die Spontaneität.

Answer

Die Spontaneität einer Reaktion hängt nur von ihrer Enthalpieänderung ab.

Question 13

Was sind Phasendiagramme und wie werden sie in Chemie und Materialwissenschaften eingesetzt?

Accepted Answer

Phasendiagramme zeigen die thermodynamischen Eigenschaften eines Systems bei unterschiedlichem Druck und Temperatur.

Answer

Phasendiagramme zeigen nur Phasenübergänge zwischen flüssig und gasförmig.

Answer

Phasendiagramme werden nicht in der Chemie verwendet.

Answer

Phasendiagramme sind nur in der Materialwissenschaft wichtig.

Question 14

Wie beeinflussen thermodynamische Prinzipien die Funktionsweise elektrochemischer Zellen?

Accepted Answer

Sie bestimmen Richtung und Effizienz der Reaktionen.

Answer

Sie können den zweiten Hauptsatz verletzen.

Answer

Sie wandeln elektrische in chemische Energie um.

Question 15

Welche Faktoren bestimmen die thermodynamische Stabilität einer Verbindung und wie beeinflussen sie ihre Reaktivität?

Accepted Answer

Enthalpie und Entropie

Answer

Nur Enthalpie

Answer

Nur Entropie

Answer

Reaktionsgeschwindigkeit

Question 16

Wie beeinflusst die Entropieänderung die Reaktionsrichtung, wenn die Enthalpieänderung gering ist?

Accepted Answer

Die Entropieänderung bestimmt die Reaktionsrichtung. Eine höhere Entropie begünstigt die Reaktion.

Answer

Die Reaktion verläuft in Richtung geringerer Entropie.

Answer

Die Reaktion verläuft spontan in beide Richtungen.

Answer

Die Entropieänderung hat keinen Einfluss auf die Reaktionsrichtung.

Question 17

Welche Aussage zur Reaktionsgeschwindigkeit ist falsch?

Accepted Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist unabhängig von der Temperatur.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Konzentration der Reaktanten ab.

Answer

Ein Katalysator kann die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit misst die Konzentrationsänderung von Reaktanten oder Produkten pro Zeit.

Question 18

Wie beeinflussen Abweichungen vom idealen Gasverhalten thermodynamische Berechnungen und Vorhersagen?

Accepted Answer

Berechnungen von Druck, Volumen und Temperatur werden ungenauer.

Answer

Das ideale Gasgesetz ist immer für Gasberechnungen anwendbar.

Answer

Abweichungen vom idealen Verhalten haben keine Auswirkungen auf Vorhersagen.

Answer

Die Berücksichtigung von Abweichungen führt immer zu genaueren Berechnungen.

Question 19

Was ist Oberflächenenergie und wie wirkt sie sich in industriellen Anwendungen aus?

Accepted Answer

Oberflächenenergie ist die Energie, die benötigt wird, um die Oberfläche eines Materials zu vergrößern.

Accepted Answer

Oberflächenenergie ist wichtig für die Herstellung von Emulsionen und Schäumen.

Answer

Oberflächenenergie ist immer positiv.

Answer

Oberflächenenergie hat keinen Einfluss auf die Benetzbarkeit von Materialien.

Question 20

Welche Bedeutung hat die Oberflächenenergie in thermodynamischen Prozessen? Nenne Beispiele für industrielle Anwendungen, in denen sie eine wichtige Rolle spielt.

Accepted Answer

Die Oberflächenenergie begünstigt die Bildung von Grenzflächen und senkt so die Gesamtenergie des Systems.

Accepted Answer

Beispiele für industrielle Anwendungen, in denen die Oberflächenenergie eine Rolle spielt, sind die Herstellung von Katalysatoren, die Beschichtung von Oberflächen und die Entwicklung von Schäumen.

Answer

Die Oberflächenenergie hat keinen Einfluss auf thermodynamische Prozesse.

Answer

Die Oberflächenenergie ist nur bei sehr kleinen Partikeln mit großer Oberfläche relevant.

Question 21

Welche Rolle spielt die Thermodynamik in der Umweltchemie? Nenne Beispiele für ihre Anwendung bei der Lösung von Umweltproblemen.

Accepted Answer

Die Thermodynamik hilft uns, chemische Reaktionen in der Umwelt zu verstehen und vorherzusagen.

Accepted Answer

Die Thermodynamik kann uns helfen, die Auswirkungen von Schadstoffen auf die Umwelt einzuschätzen.

Accepted Answer

Die Thermodynamik kann zur Entwicklung von Technologien zur Reduzierung der Umweltverschmutzung beitragen.

Answer

Die Thermodynamik ist nicht anwendbar auf komplexe Umweltsysteme.

Question 22

Wie hängt die Änderung der inneren Energie eines abgeschlossenen Systems mit der verrichteten Arbeit zusammen?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines abgeschlossenen Systems entspricht der Summe aus verrichteter Arbeit und zugeführter Wärme.

Answer

Die Änderung der inneren Energie ist immer gleich der verrichteten Arbeit.

Question 23

Beschreibe den Unterschied in der Entropieänderung bei umkehrbaren und nicht umkehrbaren Prozessen und nenne Beispiele für beide Arten.

Accepted Answer

Bei umkehrbaren Prozessen bleibt die Entropie des Systems konstant, während sie bei nicht umkehrbaren Prozessen zunimmt.

Answer

Bei umkehrbaren Prozessen nimmt die Entropie des Systems ab, während sie bei nicht umkehrbaren Prozessen zunimmt.

Answer

Bei nicht umkehrbaren Prozessen nimmt die Entropie des Systems ab, während sie bei umkehrbaren Prozessen zunimmt.

Question 24

Wie erklärt die statistische Mechanik die Entropie eines idealen Gases?

Accepted Answer

Sie verbindet die Entropie mit der Anzahl möglicher Teilchenzustände.

Answer

Sie besagt, dass die Entropie nur von der Temperatur abhängt.

Answer

Sie gilt nur für Festkörper.

Question 25

Wie beeinflussen Katalysatoren die Aktivierungsenergie chemischer Reaktionen?

Accepted Answer

Katalysatoren ermöglichen einen Reaktionsweg mit niedrigerer Aktivierungsenergie.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Aktivierungsenergie.

Answer

Katalysatoren verändern die Reaktionsenthalpie.

Answer

Katalysatoren werden bei Reaktionen verbraucht.

Question 26

Welche Aussage zur Energieerhaltung ist zutreffend?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

Answer

Energie geht bei jeder Umwandlung verloren.

Answer

Energie kann ohne äußere Einflüsse entstehen.

Answer

Energie ist eine vektorielle Größe.

Question 27

In welcher Einheit wird die Enthalpie gemessen?

Accepted Answer

Joule

Answer

Watt

Answer

Kelvin

Answer

Mol

Question 28

Bei einer exothermen Reaktion wird:

Accepted Answer

Wärme abgegeben.

Answer

Wärme aufgenommen.

Answer

Entropie verringert.

Answer

Druck erhöht.

Question 29

Welche Größe ist ein Maß für die Unordnung eines Systems?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Volumen

Question 30

Was unterscheidet eine reversible von einer irreversiblen Reaktion?

Accepted Answer

Eine reversible Reaktion kann in beide Richtungen ablaufen, eine irreversible nur in eine Richtung.

Answer

Eine reversible Reaktion ist exotherm, eine irreversible endotherm.

Answer

Eine reversible Reaktion hat eine größere Reaktionsgeschwindigkeit, eine irreversible eine kleinere.

Answer

Eine reversible Reaktion ist spontan, eine irreversible nichtspontan.

Question 31

Wie wirkt sich die Entropie bei unumkehrbaren Prozessen aus? Nenne Beispiele aus dem Alltag, bei denen die Entropie zunimmt.

Accepted Answer

Beim Erhitzen von Wasser steigt die Entropie, weil sich die Wassermoleküle schneller bewegen und ungeordneter werden.

Accepted Answer

Beim Verbrennen von Holz nimmt die Entropie zu, weil die Reaktionswärme die Umgebungsluft erwärmt.

Answer

Beim Auflösen von Salz in Wasser nimmt die Entropie ab, weil die Salzmoleküle geordneter werden.

Answer

Beim Schmelzen von Eis nimmt die Entropie ab, weil die Wassermoleküle geordneter werden.

Question 32

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Unordnung eines geschlossenen Systems nimmt immer zu.

Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

Answer

Wärmefreisetzende Reaktionen sind exotherm.

Question 33

Frage:

Welches Prinzip besagt, dass die gesamte Energie im Universum immer gleich bleibt?

Accepted Answer

Energieerhaltungsprinzip

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Entropieprinzip

Question 34

Wie wird in Solarzellen elektrische Energie erzeugt?

Accepted Answer

Durch die Absorption von Lichtenergie und die dadurch bewirkte Anregung von Elektronen.

Answer

Durch die Freisetzung von Wärmeenergie, die Elektronen in Bewegung setzt.

Answer

Durch eine chemische Reaktion zwischen dem Halbleitermaterial und dem Licht.

Answer

Durch elektromagnetische Induktion.

Question 35

Was misst den Grad der Unordnung in einem System?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Energie

Answer

Temperatur

Answer

Enthalpie

Question 36

Welche Einheit wird zur Messung der Enthalpieänderung verwendet?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Kelvin (K)

Answer

Mol (mol)

Answer

Liter (l)

Question 37

Welche Aussage beschreibt eine exotherme Reaktion?

Accepted Answer

Die Reaktion setzt Wärme frei.

Answer

Die Reaktion benötigt Wärme.

Answer

Die Reaktionswärme ist positiv.

Answer

Die Enthalpie der Produkte ist höher als die der Edukte.

Question 38

Welche Größe ist **extensiv**, d. h. vom Untersuchungssystem abhängig?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Dichte

Question 39

Welcher Prozess ist **exotherm**?

Accepted Answer

Verbrennen von Methan

Answer

Verdampfen von Wasser

Answer

Kondensieren von Wasserdampf

Answer

Lösen von Salz in Wasser

Question 40

Was besagt der **zweite Hauptsatz der Thermodynamik**?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt zu oder bleibt konstant.

Answer

Es ist unmöglich, eine Wärmekraftmaschine mit 100 % Wirkungsgrad zu bauen.

Answer

Die innere Energie eines geschlossenen Systems nimmt ab.

Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

Question 41

Wie wirken Katalysatoren auf die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Katalysatoren senken die Aktivierungsenergie, indem sie einen alternativen Reaktionsweg mit niedrigerer Energiebarriere ermöglichen.

Answer

Katalysatoren erhöhen die Aktivierungsenergie.

Answer

Katalysatoren haben keinen Einfluss auf die Aktivierungsenergie.

Answer

Die Aktivierungsenergie ist für alle chemischen Reaktionen gleich.

Question 42

Welcher der folgenden Vorgänge ist ein exothermer Prozess, bei dem Energie in Form von Wärme freigesetzt wird?

Accepted Answer

Verbrennung von Methan

Answer

Schmelzen von Eis, bei dem Energie in Form von Wärme absorbiert wird

Answer

Kondensation von Wasserdampf, bei dem Energie in Form von Wärme freigesetzt wird

Answer

Sublimation von Trockeneis, bei dem Energie in Form von Wärme absorbiert wird

Question 43

Die SI-Einheit der Entropie ist:

Accepted Answer

J/K

Answer

mol/J

Answer

K/J

Answer

J/mol

Question 44

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie des Universums in einem abgeschlossenen System:

Accepted Answer

immer zunimmt

Answer

immer abnimmt

Answer

nur in offenen Systemen zunimmt

Answer

konstant bleibt

Question 45

Welche der folgenden Reaktionen ist spontan, das heißt, sie kann ohne äußere Energiezufuhr ablaufen?

Accepted Answer

Eine Reaktion mit negativer freier Enthalpieänderung

Answer

Eine Reaktion mit Null-freier Enthalpieänderung

Answer

Eine Reaktion mit positiver freier Enthalpieänderung

Question 46

Die Gibbs-Energie wird berechnet als:

Accepted Answer

G = H - TS

Answer

G = H + TS

Answer

G = T - HS

Question 47

Welche der folgenden Aussagen über den Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit ist richtig?

Accepted Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu, da mehr Moleküle die nötige Aktivierungsenergie erreichen

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist unabhängig von der Temperatur

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab

Question 48

Ein Katalysator:

Accepted Answer

senkt die Aktivierungsenergie der Reaktion, wodurch mehr Moleküle die nötige Energie erreichen, um zu reagieren

Answer

erhöht die Aktivierungsenergie der Reaktion

Answer

ändert die Gleichgewichtskonstante der Reaktion

Answer

verbraucht sich während der Reaktion

Question 49

Die Gleichgewichtskonstante einer Reaktion ist:

Accepted Answer

das Verhältnis der Konzentrationen der Produkte zu den Konzentrationen der Reaktanten im Gleichgewicht

Answer

das Verhältnis der Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion

Question 50

Welche Aussage über Energieerhaltung ist zutreffend?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

Answer

Energie kann erzeugt, aber nicht vernichtet werden.

Answer

Energie kann vernichtet, aber nicht erzeugt werden.

Question 51

In welcher Einheit wird die Enthalpie angegeben?

Accepted Answer

kJ/mol

Answer

eV

Answer

cal/g

Answer

J/K

Question 52

Was beschreibt die Entropie?

Accepted Answer

Den Grad der Unordnung in einem System

Answer

Die Masse eines Systems

Answer

Die Energie eines Systems

Answer

Die Temperatur eines Systems

Question 53

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems bleibt mit der Zeit konstant.

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit ab.

Question 54

Welcher Prozess ist isobar?

Accepted Answer

Erhitzen von Wasser in einem geschlossenen Topf

Answer

Verbrennen von Holz in einem offenen Feuer

Answer

Komprimieren von Gas in einem Zylinder

Answer

Zersetzen von Wasserstoffperoxid

Question 55

Welche Aussage über den Carnot-Zyklus ist korrekt?

Accepted Answer

Er stellt den idealen thermodynamischen Kreisprozess mit maximaler Effizienz dar.

Answer

Er ist ein realer thermodynamischer Kreisprozess, der in Wärmekraftmaschinen eingesetzt wird.

Answer

Er ist ein Kreisprozess, der nur bei hohen Temperaturen abläuft.

Question 56

Welche Aussage zur Energieerhaltung ist korrekt?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Energie kann erzeugt, aber nicht vernichtet werden.

Answer

Die Energie eines Systems kann spontan zunehmen.

Question 57

Welche Größe beschreibt den Wärmefluss bei einer Reaktion?

Accepted Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Answer

Freie Energie

Answer

Innere Energie

Question 58

Welche Aussage über die Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Ordnung eines Systems.

Answer

Sie ist eine intensive Größe.

Answer

Sie ist eine Erhaltungsgröße.

Answer

Sie kann negative Werte annehmen.

Question 59

Welche Reaktion ist exotherm?

Accepted Answer

Verbrennung

Answer

Photosynthese

Answer

Schmelzen

Answer

Kondensation

Question 60

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist falsch?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann abnehmen.

Answer

Spontane Prozesse sind mit einer Zunahme der Entropie verbunden.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer zu.

Question 61

Welche Größe gibt die maximale Arbeit an, die ein System bei einer Reaktion leisten kann?

Accepted Answer

Freie Enthalpie

Answer

Enthalpie

Answer

Innere Energie

Answer

Entropie

Question 62

Welche Reaktion ist spontan?

Accepted Answer

Eine Reaktion mit negativer freier Enthalpie

Answer

Eine Reaktion mit positiver freier Enthalpie

Answer

Eine Reaktion mit positiver Entropie

Question 63

Welche Faktoren beeinflussen das chemische Gleichgewicht?

Accepted Answer

Temperatur, Druck und Konzentration der Reaktanten und Produkte

Answer

Nur Temperatur

Answer

Konzentration und Druck

Answer

Temperatur und Druck

Question 64

Welche Aussage über die Hess'sche Wärmebildungsenthalpie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist die Enthalpieänderung bei der Bildung von genau 1 mol einer Verbindung aus ihren Elementen unter Standardbedingungen.

Answer

Sie ist eine negative Größe

Answer

Sie ist die Enthalpieänderung bei jeder Reaktion