Physik Thermodynamik – Hauptsätze der Thermodynamik
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15 KartenWas besagt der nullte Hauptsatz der Thermodynamik?
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Systeme im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten System sind auch untereinander im Gleichgewicht – dies definiert Temperatur als transitiven Gleichgewichtsparameter.
Wie lautet der erste Hauptsatz für geschlossene Systeme?
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Die Änderung der inneren Energie dU gleich Wärmezufuhr Q plus verrichteter Arbeit W: dU = Q + W (Energieerhaltung).
Was besagt die Clausius-Formulierung des zweiten Hauptsatzes?
Rückseite
Wärme kann nicht von selbst von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übergehen, ohne dass äußere Arbeit verrichtet wird.
Was besagt die Kelvin-Planck-Formulierung des zweiten Hauptsatzes?
Rückseite
Ein periodisch arbeitender Prozess kann Wärme aus einem einzigen Reservoir nicht vollständig in Arbeit umwandeln – ein zweites Reservoir ist nötig.
Wie wird Entropieänderung für reversible Prozesse definiert?
Rückseite
dS = δQ_rev / T; Entropie ist eine Zustandsgröße, deren Änderung nur vom Anfangs- und Endzustand abhängt, nicht vom Weg.
Was besagt der dritte Hauptsatz der Thermodynamik?
Rückseite
Die Entropie eines perfekten Kristalls nähert sich bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt (0 K) dem Wert Null an.
Wie lautet der maximale Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine?
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Carnot-Wirkungsgrad η_C = 1 - T_kalt / T_heiß; er hängt nur von den Reservoirtemperaturen ab und ist oberste Schranke für alle Maschinen.
Wodurch unterscheiden sich reversible von irreversiblen Prozessen?
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Reversible Prozesse verlaufen durch Gleichgewichtszustände (dS = δQ/T), irreversible erzeugen Entropie (dS > δQ/T) durch Reibung, endliche Temperaturdifferenzen oder ungehemmte Ausdehnung.
Was ist der Unterschied zwischen innerer Energie U und Enthalpie H?
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Enthalpie H = U + pV berücksichtigt die Verschiebearbeit bei konstantem Druck; U ist Energie im System, H eignet sich für isobare Prozesse.
Warum ist Cp bei idealen Gasen größer als Cv?
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Bei konstantem Druck leistet das Gas Ausdehnungsarbeit, weshalb mehr Wärme nötig ist für gleiche Temperaturerhöhung: Cp - Cv = R.
Welche Gleichung gilt für reversible adiabate Änderungen idealer Gase?
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pV^κ = const mit κ = Cp/Cv; Temperatur und Volumen verknüpft durch TV^(κ-1) = const, kein Wärmetausch (δQ = 0).
Wozu dienen die Maxwell-Beziehungen in der Thermodynamik?
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Sie verknüpfen partielle Ableitungen thermodynamischer Potenziale (U, H, F, G) und erlauben Berechnung schwer messbarer Größen aus leicht messbaren.
Was beschreibt die Gibbs-Helmholtz-Gleichung?
Rückseite
Änderung der freien Enthalpie G mit Temperatur bei konstantem Druck: (∂(G/T)/∂T)_p = -H/T²; wichtig für Phasengleichgewichte und chemische Reaktionen.
Wie verknüpft Boltzmann Entropie mit mikroskopischen Zuständen?
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S = k_B ln W; Entropie proportional zum Logarithmus der Anzahl mikroskopischer Realisationen W eines Makrozustands – statistische Deutung des zweiten Hauptsatzes.
Was beschreibt die Clapeyron-Gleichung bei Phasenübergängen?
Rückseite
dp/dT = ΔS/ΔV = ΔH/(TΔV); Steigung der Phasengrenzlinie im pT-Diagramm aus Entropie- und Volumensprung des Phasenübergangs.