Thermodynamik und Phasenlehre

Diese Vorlesung mit Übungen behandelt einige wesentliche für die Mineralogie und Petrologie relevante thermodynamischen Grundlagen. Eine Einführung in die chemische Thermodynamik wird durch einfache thermodynamische Berechnungen in den Übungen begleitet. In der zweiten Semesterhälfte wird im Schwerpunkt auf die Konstruktion, den Gebrauch und die Interpretation von Phasendiagrammen eingegangen. Die Hauptthemen sind: Grundbegriffe, einfache thermodynamische Grundlagen, Phasenregel, Projektionen, Hebelgesetz, Berechnen von Phasengrenzen, Metastabilität, pTX Beziehungen, kongruentes und inkongruentes Schmelzen, Feste Lösungen, Solvus, Gleichgewichts- und fraktionierte Kristallisation, Reaktionskurven, Isothermische Schnitte

Ziel ist die Entwicklung eines grundsätzlichen Verständnisses von Phasengleichgewichten und deren thermodynamischen Grundlagen. Der Einsatz von Zustandsgleichungen in Vorhersagen von Systemzuständen soll in seinen Grundzügen vermittelt werden. Am Ende des Kurses können Studierende qualitative sowie quantitative Informationen aus Zustands- und Schmelzdiagrammen ablesen und sind sich über die thermodynamischen Grundlagen der Phasenlehre im Klaren.

Modulprüfung Hausarbeit

Hausarbeit

Markl, G., Minerale und Gesteine, Spektrum
Anderson, Thermodynamics of Natural Systems, Cambridge University Press
Philpotts & Ague, Principles of igneous and metamorphic petrology, Cambridge University Press
Winter, Igenous and Metamorphic Petrology, Prentice Hall

1. SWS: Thermodynamische Grundlagen, 1. Hauptsatz und Anwendungen
2. SWS: Thermodynamische Grundlagen, 2. Hauptsatz und Anwendungen
3. SWS: Clausius-Clapeyron, Phasengrenzen im PT-Diagramm
4. SWS: Gibbs-Duhem, Phasengrenzen im T-X Diagramm
5. SWS: Chemisches Gleichgewicht, Referenzzustand, intensiver und extensiver Term
6. SWS: Thermodynamik von Festen Lösungen, ideal und real
7. SWS: Zusammensetzung von Festen Lösungen, chemisches Potenzial
8. SWS: Petrogenetische Netze, PT und TX
9. SWS: Gasfugazitäten, XCO2-Isoplethen im PT-Diagramm
10. SWS: Schmelzdiagramme und Ursachen für Invarianz
11. SWS: Schmelzdiagramme und Ursache für Inkongruenz
12. SWS: Thermodynamik von Wasser und wässriger Lösungen
13. SWS: Aktivitäten von Lösungsinhaltsstoffen und deren Bedeutung für die Lage von Gleichgewichten
14. SWS: Aktivität-Aktivitätsdiagramme und Wasser-Gesteins Reaktionen