2 Fragen zu Druckerhoehung

Bei der Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren wird Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂) zu Ammoniak (NH₃) umgesetzt. Die Reaktionsgleichung lautet: \[ N_2(g) + 3H_2(g) \leftrightarrow 2NH_3(g) \] Diese Reaktion ist exotherm und führt zu eineringerung der Anzahl der Gasmoleküle (von 4 Molekülen auf 2 Moleküle). Nach dem Prinzip von Le Chatelier verschiebt eine Erhöhung des Drucks das Gleichgewicht in Richtung der Seite mit weniger Gasmolekülen, um den Druckanstieg zu kompensieren. Daher liegt das Gleichgewicht bei erhöhtem Druck auf der Seite der Ammoniakbildung, also auf der rechten Seite der Reaktionsgleichung.

Um das Volumen eines Gases nach einer Erwärmung bei konstantem Druck zu berechnen, kann das Gesetz von Charles verwendet werden. Dieses Gesetz besagt, dass das Volumen eines Gases bei konstantem Druck direkt proportional zur absoluten Temperatur ist. Das Gesetz von Charles lautet: \[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \] Dabei ist: - \( V_1 \) das Anfangsvolumen, - \( T_1 \) die Anfangstemperatur, - \( V_2 \) das Endvolumen, - \( T_2 \) die Endtemperatur. Gegeben sind: - \( V_1 = 30 \, \text{cm}^3 \) - \( T_1 = 300 \, \text{K} \) - \( T_2 = 300 \, \text{K} + 100 \, \text{K} = 400 \, \text{K} \) Nun kann das Endvolumen \( V_2 \) berechnet werden: \[ \frac{30 \, \text{cm}^3}{300 \, \text{K}} = \frac{V_2}{400 \, \text{K}} \] Durch Umstellen der Gleichung erhält man: \[ V_2 = \frac{30 \, \text{cm}^3 \cdot 400 \, \text{K}}{300 \, \text{K}} \] \[ V_2 = 40 \, \text{cm}^3 \] Das Volumen des Gases nach der Erwärmung beträgt also 40 cm³.