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Physik » Thermodynamik & Statistische Physik » Massenwirkungsgesetz
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Universität/Hochschule Massenwirkungsgesetz
kuckuck3
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  Themenstart: 2021-07-24

Guten Abend, ich bräuchte bitte Hilfe bei folgender Aufgaben: Durch die Reaktion \( H \rightleftharpoons p + e^- \) lassen sich Wasserstoffatome in Protonen und Elektronen ionisieren. Die Bindungsenergie beträgt \( E_I \approx 13,6 eV \). Die Teilchenzahldichte der Wasserstoffatome vor der Ionisierung sei \( n_H = \frac{N_H}{V} = 10^{25} m^{-3} \). Die Masse des Elektrons sei \( m_e \approx 5,1 \cdot 10^5 \frac{eV}{c^2} \) und \( m_H \approx m_p \). Nehmen Sie an, dass sich Wasserstoffatome, Protonen und Elektronen als klassische ideale Gase beschreiben lassen. Vernachlässigen Sie außerdem die elektronischen Anregungen des Wasserstoffs. Geben Sie die Temperatur an, bei welcher 1% der Atome dissoziiert sind. Ich vermute mal, dass ich hier das Massenwirkungsgesetz \( K(T) = \displaystyle \frac{n_H}{n_e n_p} \) bzw. \( K(T) = \displaystyle \frac{ \displaystyle \frac{z_H}{V}}{ \displaystyle \frac{z_e}{V} \displaystyle \frac{z_p}{V} } = \frac{z_H}{z_e z_p} \) brauche und die jeweiligen Zustandssummen berechnen muss. Leider weiß ich nicht wie ich die 1% und die Bindungsenergie ins Spiel bekommen soll. Hat jemand einen Tipp? Viele Grüße, kuckuck3


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jacha2
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  Beitrag No.1, eingetragen 2021-07-25

Salut, wenn wir die geforderten Vereinfachungen annehmen und eine isochore Umgebung (also einen Vakuumrezipienten oder so etwas) annehmen, dürfte \quoteon(2021-07-24 21:46 - kuckuck3 im Themenstart)... Leider weiß ich nicht wie ich die 1% und die Bindungsenergie ins Spiel bekommen soll.... \quoteoff eine Arrhenius-Reaktion vorliegen und die genannte Ionisationsenergie H sich darin als Helmholtz-Potential F manifestieren. Für verdünnte Systeme - liegt vor - verwenden wir Konzentrationen anstelle der sonst geforderten Aktivitäten und im Referenzzustand, also dem im MWG beschriebenen Quotienten gälte damit \ K(T)=e^(- H/RT) für die gesuchte Konstante, die ins MWG zusammen mit der Temperatur T und der universellen Gaskonstanten R einzusetzen wäre. Adieu


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kuckuck3
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  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2021-07-26

Hallo, danke erstmal für die Antwort. Diese Aufgabe stammt nicht aus dem Bereich Chemie sondern der Statistischen Physik. Ich kann also mit den Begriffen "Arrhenius-Reaktion", "Vakuumrezipienten" und "verdünnte Systeme" wenig anfangen. Ich bin deshalb auch unsicher ob die Lösung in die richtige Richtung geht bzw. ob ich sie so verstehe. Viele Grüße, kuckuck3


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PhysikRabe
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  Beitrag No.3, eingetragen 2021-07-27

\quoteon(2021-07-26 23:16 - kuckuck3 in Beitrag No. 2) Diese Aufgabe stammt nicht aus dem Bereich Chemie sondern der Statistischen Physik. Ich kann also mit den Begriffen "Arrhenius-Reaktion", "Vakuumrezipienten" und "verdünnte Systeme" wenig anfangen. \quoteoff Danke für den Hinweis. Die Einordnung in den Bereich "Chemie" habe ich vorgenommen, weil es thematisch passend ist und die Formulierung der Aufgabe noch auf nichts Anderes hindeutete. Ich habe deinen Thread aber jetzt ins Physik-Unterforum verschoben. Grüße, PhysikRabe


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