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Inhaltsverzeichnis
Thermodynamik
Hauptsätze der Thermodynamik
Gesetz des thermischen Gleichgewichts
[…] [Z]wei Systeme, die im Energieaustausch zueinander stehen, [streben] immer einen thermodynamischen Gleichgewichtszustand an […]. Das hei[ss]t, dass sich die Zustände der Systeme in Bezug auf Temperatur, Druck und Volumen angleichen.1)
Energieerhaltungssatz der Thermodynamik
[…] Energie [kann] weder erschaffen noch vernichtet werden […]. Energie lässt sich nur in verschiedene Formen umwandeln oder übertragen. In einem geschlossenen System ist die Energie deshalb immer konstant.2)
Entropiesatz der Thermodynamik
Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik (Entropiesatz der Thermodynamik) beschreibt, in welcher Form (Entropie, reversible, irreversible) und in welcher Richtung (bis gleich warm) Energie von einem zum anderen System übertragen wird. Das Prinzip ergänzt somit den ersten Hauptsatz, welcher besagt, dass Energie übertragen werden kann.3)
Nernschtes Wärmetheorem
Ein Stoff kann nicht auf den absoluten Nullpunkt (0K, -273,15°C) abgekühlt werden.
Formeln
Definitionen
- Wärme ist die Energie, die zwischen zwei Systemen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen übertragen wird. Sie wird in der Einheit Joule [J] angegeben.
- Die gesamte Energie, die in einem System oder einem Körper vorhanden ist, wird als innere Energie bezeichnet. Sie beinhaltet die kinetische und potenzielle Energie.
- Die spezifische Wärmekapazität beschreibt die Energie, die benötigt wird, um ein 1kg eines um 1K zu erwärmen. Sie trägt die Einheit J⋅kg-1⋅K-1.
- Latente Wärme ist die Wärme, die zugeführt oder abgeführt wird, um den Zustand eines Stoffes zu ändern, ohne dass sich seine Temperatur ändert.
- Bei Kreisprozessen handelt es sich um mehrere periodisch ablaufende Zustandsänderungen. Das heisst, dass immer wieder der Ausgangszustand erreicht wird.
Anfangszustand=Endzustand
Die thermodynamischen Kenngrössen wie Druck, Volumen, Temperatur und Entropie erreichen also immer wieder den Ausgangszustand.4) - Die Volumenarbeit ist die Arbeit die verrichtet werden muss, um das Volumen V1 auf das Volumen V2 zu komprimieren oder zu vergrössern. Wenn das Volumen komprimiert wird, muss Arbeit geleistet werden. Umgedreht wird Arbeit bzw. Energie frei.
Gesetze
Gesetz von Boyle-Mariotte
Für ein ideales Gas gilt bei konstanter Temperatur T, dass Volumen V und Druck p umgekehrt proportional zueinander sind.
p⋅V=konstant, T=konstant
Für zwei Zustände 1, 2 im System gilt, dass p1⋅V1=p2⋅V2, T1=T2
Gesetz von Amontons
Für ein ideales Gas gilt: p÷T=konstant, V=konstant
Für zwei Zustände 1, 2 gilt: p1÷T1=p2÷T2, V1=V2
Gesetz von Gay-Lussac
Für eine ideales Gas gilt bei konstantem Druck p, dass der Quotient aus Volumen V und Temperatur T konstant ist.
V÷T=konstant, p=konstant
Für zwei Zustände 1, 2 gilt: V1÷T1=V2÷T2, p1=p2
