Lösungen zum Nullten Übungsbogen

Der Bogen diente vor allem dazu, sicherzustellen, dass das Einreichen von Lösungen jedem Teilnehmer gelingt. Wenn irgendetwas bei Ihnen nicht funktioniert hat, bitte im Blog kundtun.


Thermodynamik

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung verknüpft die Zustandsgrößen ΔH, ΔG und ΔS sowie die Temperatur miteinander. Welche der nachfolgenden Gleichungen ist korrekt?

Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung lautet: ΔG = ΔS – T · ΔH
ΔG = ΔH + T · ΔS
ΔG = ΔH – T · ΔS
ΔH = ΔS – T · ΔH

Zu dieser Aufgabe gibt es wenig zu sagen; die Gibbs-Helmholtz-Gleichung ist eine wohlbekannte Gleichung aus dem Bereich der Chemischen Thermodynamik. Sie kann jedem Lehrbuch der Physikalischen Chemie entnommen werden. Der Gesamtenergie-Umsatz \(\Delta H\) setzt sich bei reversibler Prozessführung zusammen aus einem Beitrag aus freier Energie (\(\Delta G\)) und einem Beitrag aus gebundener Energie (\(T \cdot \Delta S\)). Aufgelöst nach \(\Delta G\) ergibt sich die Antwort \(ΔG = ΔH – T · ΔS\). Da es sich bei \(\Delta H\), \(\Delta G\) und \(\Delta S\) um Zustandsfunktionen handelt, gilt die Gibbs-Helmholtz-Gleichung auch für irreversible Prozesse.


Messgeräte

Wie nennt man ein Gerät zur Messung einer elektrischen Spannung?

Ein solches Gerät nennt man:    Amperemeter
   Voltmeter
   Kompass
   Thermometer

"Amperemeter" nennt man ein Gerät zur Messung elektrischer Ströme, "Voltmeter" ein Gerät zur Messung von elektrischen Spannungen. Ist beides in einem Gerät vereint, so nennt man dieses Gerät Multimeter. Kompass und Thermometer waren mehr oder weniger als Witz gedacht.


Technische Zahlen

Welche der folgenden Aussagen treffen zu (Mehrfachauswahl)?

Die folgenden Aussagen treffen zu:

Zur Angabe eines Messwertes gehört in der Regel auch die Angabe des Messfehlers.

Die Angabe der Anzahl an Eiern in einem Sechser-Karton Eier darf ohne Angabe eines Fehlers erfolgen.

Die Kreiszahl \(\pi\) kann durch eine Messung nicht genau bestimmt werden.

Es ist verkehrt, Messungen zu wiederholen, denn dadurch könnte ein älteres Ergebnis widerlegt werden.

Die Überschrift "Technische Zahlen" war falsch (falsch kopiert aus anderer Aufgabe).
Aussage 1:Ja, das ist richtig. Man kann sogar soweit gehen, zu sagen, dass ein Messwert ohne Angabe eines Gültigkeitsintervalls (Fehlerbereich) aussagelos ist. Wir werden allerdings bald lernen, dass bereits die Art, in der wir eine Zahl angeben (signifikante Stellen), in sich selbst ein Fehlerintervall definiert. In der Regel bedeutet: es gibt Fälle, in denen die Angabe eines Fehlers keinen Sinn hat; Frage (B) gibt ein Beispiel dafür. Es handelt sich um Ausnahmen.
Aussage 2: Wenn in einem Karton Platz für 6 Eier ist, und man zählt darin vier Eier, wäre es ein Witz, zu sagen: In diesem Karton sind 4 ± 1 Eier. Wer das im Ernst sagt, kann einfach nicht bis vier zählen. (Eine mehr oder weniger geistreiche Art der Organischen Chemiker, sich über den ausgeprägten Fanatismus der Physikochemiker in Sachen Fehlerrrechnung lustig zu machen, ist die nicht ganz ernst gemeinte Aussage: Die Anzahl C-Atome in Benzol ist 6 ± 1 😁.)
Aussage 3: Um die Zahl \(\pi\) durch eine Messung genau (also ohne jedes Fehlerintervall) zu ermitteln, müsste man den Umfang und den Durchmesser eines idealen Kreises (den es nicht gibt) unendlich genau messen, was nicht möglich ist; Näheres hierzu in der 2. Lehreinheit.
Aussage 4: Das ist nicht richtig; im Gegenteil muss eine Messung stets mehrfach erfolgen, um sicherzustellen, dass das erste Messergebnis nicht ein Artefakt ist. Mit der Analyse wiederholter Messungen werden wir uns später ausführlich beschäftigen. Sie können aber gerne jetzt schon einmal eine Runde Quincunx spielen:
Hier zu Quincunx.
Übrigens gibt es bei experimentell orientierten Naturwissenschaftlern den ironisch gemeinten Spruch "Never repeat a successful experiment!".