Entropie und Gibbs-Energie beim Siedeverzug

Stefjan1 · Gast

Meine Frage:
Hallo,

ich komme bei folgendem Beispiel nicht weiter:

Reine Flüssigkeiten können über ihren Siedepunkt hinaus erhitzt werden (Siedeverzug).
Einer Flüssigkeitsmenge werde unter konstantem Druck p0 ausgehend vom Siedepunkt T0=TS(p0) die Verdampfungswärme

zugeführt. Dabei soll es zunächst zum Siedeverzug kommen. Danach verdampft eine Flüssigkeitsmenge spontan isentrop. Nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes ist die Entropie insgesamt um

gestiegen und eine Abkühlung von Dampf und ggf. restlicher Flüssigkeitsmenge auf die Starttemperatur T0 erfolgt.

Man vergleiche diesen zusammengesetzten Prozess mit der reversiblen Verdampfung der Flüssigkeit bei T0.

a) Berechnen Sie die an das System übertragene Entropie im Fall mit und ohne Siedeverzug.
Hinweis: Bestimmen Sie hierzu zunächst die Temperatur TSV, bis zu der die Flüssigkeit überhitzt wird. Die Wärmekapazität Cp der Flüssigkeit sei im Temperaturbereich zwischen T0 und TSV konstant.
b) Skizzieren Sie die Verdampfung mit und ohne Siedeverzug im ST-Diagramm und GT-Diagramm.

Diskutieren Sie die Ursache für die Differenz der Entropiemengen in Aufgabenteil a. (Hinweis: Betrachten Sie auch die Umgebung!)

Meine Ideen:
Ich bin mir zuerst einmal nicht sicher, ob ich den Prozess richtig verstanden habe; in meiner Auffassung besteht der Prozess mit Siedeverzug aus zwei Schritten:
1) isobare Erwärmung auf TSV mit der Wärmemenge

.
2) isentrope Verdampfung, bis wieder die Temperatur TS erreicht ist.

Eine Entropieänderung ergibt sich dann nur im ersten Schritt mit

Damit ist die gesamte Entropieänderung im Prozess das Integral über dS von T0 bis TS. TS habe ich mir aus der zugeführten Wärmemenge zu

ausgerechnet. Ich komme auf

Ohne Siedeverzug komme ich auf

Ist das soweit richtig? Mir ist nicht ganz klar, wie ich diese beiden Ausdrücke vergleichen soll.

Meine zweite Frage: Wie komme ich auf das GT-Diagramm? Ich habe das TS-Diagramm und weiß, dass

aber ich bin mir nicht im Klaren, wie das dann im Diagramm aussieht.

Vielen Dank im Voraus,
Stefan

Stefjan1 · Gast

Sorry, habe mich verschrieben. In den Formeln gehört natürlich ein

statt

.