Warum Wolken nicht vom Himmel fallen
Stoffdynamik – ein Lehrpfad
Holst, Friedrich & Beeken, Marco
Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017
Mit Hilfe eines Freihandexperimentes zur Gummielastizität soll aufgezeigt werden, welche Möglichkeiten der Interpretation die Gibbs-Helmholtz-Gleichung liefert. Dehnen wir ein Elastomer auf die doppelte Länge, muss nicht Arbeit W verrichtet werden, um die elastische Energie des Materials zu erhöhen, sondern um die Entropie S der Konformation zu erniedrigen. Die Dimension der ortsabhängigen Änderung der Gibbs-Enthalpie G ist die einer Kraft F. Im Falle eines gedehnten Elastomers wird Größe und Richtung der Rückstellkraft durch die Änderung der Entropie S bestimmt. Hier offenbart sich ein Prinzip der chemischen Thermodynamik: Die Ableitung des Antriebs chemischer Vorgänge (Chemisches Potenzial) nach dem Weg liefert genauso eine Kraft wie die Ableitung eines rein mechanischen Potenzials: Eine Kraft, die der Gewichtskraft einer Wolke entgegen gerichtet ist und diese am Himmel hält. Welchen Stellenwert das chemische Potenzial in einem Gleichgewichtskonzept mit Gibbs-Enthalpie G und Entropie S von Anfang an hat, wird abschließend vorgestellt.
Referenz:
Holst, Friedrich & Beeken, Marco (2018). Warum Wolken nicht vom Himmel fallen
Stoffdynamik – ein Lehrpfad
. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 146). Universität Regensburg
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