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Thermodynamik
In der Thermodynamik wird die Wärme als Energieform eingeführt und große, ungeordnete Systeme betrachtet, die aus vielen Teilsystemen (Atome, Moleküle) bestehen. Zur Beschreibung solcher Systeme gibt es zwei Ansätze:
Einerseits werden thermodynamische Zustandsgrößen herangezogen, um den Zustand eines großen ungeordneten Systems zu beschreiben.
Andererseits lassen sich große Systeme durch statistische Methoden und der kinetischen Gastheorie beschreiben.
Thermodynamische Zustandsgößen
Zustandsgrößen sind makroskopische physikalische Größen, die den Zustand eines Systems beschreiben und nicht davon abhängen, auf welchem Weg der jeweilige Zustand erreicht wurde. Ein gegebener makroskopischer Zustand kann in der Regel durch eine Vielzahl unterschiedlicher mikroskopischer Konfigurationen realisiert werden.
Es wird zwischen extensiven (die mit der Größe des Systems skalieren) und intensiven Zustandsgrößen unterschieden.
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Wolfram- AlphaHauptsätze der Thermodynamik
Ein thermodynamisches System kann mit seiner Umgebung Energie in Form von Wärme oder Arbeit austauschen. Die daraus resultierenden Zustandsänderungen können geschlossen durch die Hauptsätze der Thermodynamik beschrieben werden. Der 1. Hauptsatz beschreibt die Energieerhaltung und der 2. Hauptsatz trifft Aussagen über die Richtung und Umkehrbarkeit von thermodynamischen Prozessen.
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ÜbungstestÜbungstestmathe-online Skripten
VideosPDF- SkriptenFragen mit LösungswegFragen mit LösungswegWolfram- AlphaEntropie
Die Entropie ist eine thermodynamische Zustandsgröße eines physikalischen Systems und beschreibt, ob ein Prozess spontan (von alleine, ohne Wechselwirkung mit der Umgebung) vonstatten geht.
Die Entropie wird oft als Maß für die „Unordnung“ in einem System interpretiert. Eine exaktere Deutung der Entropie liefert die Boltzmann’sche Formulierung, in der die Entropie durch die Anzahl verschiedener Mikrozustände, die dem selben Makrozustand des Systems zugeordnet werden, gegeben ist.
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ÜbungstestÜbungstestmathe-online SkriptenVideosPDF- SkriptenFragen mit LösungswegFragen mit LösungswegWolfram- AlphaIdeales Gasgesetz
Beim Modell des idealen Gases geht man von einer Vielzahl ungeladener Teilchen in ungeordneter Bewegung aus. Dabei wird weiter angenommen, dass sich die Teilchen frei bewegen können und die Stöße mit den Wänden des Behälters, in dem sich das Gas befindet, und auch zwischen den Teilchen rein elastisch sind. Trotz dieser großen Einschränkungen lassen sich mit dem Modell des idealen Gases viele Prozesse beschreiben. Das ideale Gasgesetz ist ein Zusammenhang der Zustandsgrößen eines idealen Gases.
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ÜbungstestÜbungstestmathe-online SkriptenVideosPDF- SkriptenFragen mit LösungswegFragen mit LösungswegWolfram- AlphaKreisprozesse
Ein Kreisprozess bezeichnet in der Thermodynamik eine periodische Folge von Zustandsänderungen eines Mediums (Fluids), wobei stets wieder der Anfangszustand des Systems erreicht wird. Kreisprozesse können in Phasendiagrammen (auch Zustandsdiagramme) dargestellt werden. Dabei ist der Rückweg ein anderer, als der, bei dem sich der Zustand vom Anfangszustand wegbewegt hat.
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