Hauptsätze der Thermodynamik
Formel
Thermodynamik
Die früher Wärmelehre genannte Thermodynamik beschäftigt sich mit Prozessen der Energieumwandlung sowie mit Zustandsänderungen von Körpern wenn Wärme zu- oder abgeführt wird. Ihre Basis sind die 4 Hauptsätze der Thermodynamik. Da der grundlegendste Hauptsatz nach den ersten drei Hauptsätzen entdeckt wurde, trägt er die Nummer Null.
0. Hauptsatz der Thermodynamik
Zwei Systeme die sich in thermodynamischen Gleichgewicht mit einem dritten System befinden, sind auch untereinander in thermodynamischen Gleichgewicht. Zwei mit einander in Kontakt stehender Systeme haben nach allfälligen Ausgleichsvorgängen die gleiche Temperatur.
1. Hauptsatz der Thermodynamik
Die Änderung der inneren Energie eines geschlossenen Systems ist gleich der Summe aus der Änderung der Wärme und der Änderung der Arbeit. Die innere Energie eines geschlossenen Systems ist konstant. \(\Delta U = \Delta Q + \Delta W\). In einem geschlossenen System kann der Gesamtbetrag der Energie weder vergrößert noch verkleinert werden. Es können lediglich die verschiedenen Energiearten ineinander umgewandelt werden. Ein Perpetuum Mobile 1 Art, also eine Vorrichtung die ohne äußerer Energiezufuhr in ständiger Bewegung bleibt, ist unmöglich.
Der 1. thermodynamische Hauptsatz (Energieerhaltungssatz) besagt, dass in einem abgeschlossenem physikalischen System Energie weder erzeugt noch vernichtet, sonder nur in eine andere Energieform umgewandelt werde kann. Die Differenz von zugeführter und nutzbarer Leistung ergibt die Verlustleistung, die meist über Reibung in Wärmeleistung umgewandelt und abgegeben wird.
\({P_{{\text{Verlust}}}} = {P_{{\text{zugef}}{\text{.}}}} - {P_{{\text{Nutz}}}}\)
Die Änderung der inneren Energie eines abgeschlossenen Systems ist gleich der Summe der Änderung der enthaltenen Wärme und der Änderung der Arbeit:
\(\Delta U = \Delta Q + \Delta W\)
2. Hauptsatz der Thermodynamik
Wärmeenergie kann von selbst nur von Materie mit hoher Temperatur auf Materie mit niedriger Temperatur übertragen werden. Im thermodynamischen Gleichgewicht hat ein System eine möglichst große Entropie (Sie ist eine Größe, mit deren Hilfe man die Irreversibilität eines Vorganges kennzeichnen kann). Die Entropie \(S = S\left( {p,V,T} \right)\) eines abgeschlossenen Systems wird nie von alleine kleiner. Ein Perpetuum Mobile 2. Art, welches die vollständige Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie erlaubt, ist unmöglich
3. Hauptsatz der Thermodynamik
Der 3. Hauptsatz besagt, dass es keinen Prozess gibt, mit dem es möglich ist, selbst mit unendlich vielen Schritten, den absoluten Nullpunkt zu erreichen. \(\mathop {\lim }\limits_{T \to 0} \Delta S = 0\). Bei der Annäherung an den absoluten Nullpunkt konvergiert die Entropie gegen Null.
Schon den nächsten Urlaub geplant?
Auf maths2mind kostenlos auf Prüfungen vorbereiten!
Nach der Prüfung mit dem gesparten Geld deinen Erfolg genießen.
Bild
Wissenspfad
Zur aktuellen Lerneinheit empfohlenes Vorwissen
| Grundlagen der Physik | Die Grundlagen der Physik sind ein Teilgebiet der Naturwissenschaften. Für die zugehörigen Formeln, Definitionen, Rechenregeln und Beispiele haben wir folgende Gliederung gewählt: Basiseinheiten der Physik und die Naturkonstanten, Mechanik - Die Lehre von bewegten Körpern und Kräften, Thermodynamik, Relativitätstheorie, Atom- und Kernphysik, Strahlen- und Wellentheorie des Lichts, Quantenphysik, Standardmodell der Kosmologie, Standardmodell der Elementarteilchen, Die 4 Wechselwirkungen und der Higgs Mechanismus |
Aktuelle Lerneinheit
| Hauptsätze der Thermodynamik | Die Thermodynamik beschäftigt sich mit Prozessen der Energieumwandlung sowie mit Zustandsänderungen von Körpern wenn Wärme zu- oder abgeführt wird. |
Verbreitere dein Wissen zur aktuellen Lerneinheit
| Mechanik | Mechanik ist die Lehre von bewegten Körpern und Kräften. |
| Fundamentale Wechselwirkungen | Heute beschreiben die 4 fundamentale Wechselwirkungen, wie physikalische Objekte einander beeinflussen können |
| Standardmodell der Elementarteilchen | Das Standardmodell der Elementarteilchen besagt, dass es 12 materiebildende Fermionen und zwischen ihnen 7 Bosonen als Austauschteilchen der 4 Wechselwirkungen gibt. |
| Entstehungsgeschichte des Universums | Das Standardmodell der Kosmologie beschreibt die Expansion des Universums seit der Planckzeit |
| Unterschied Quantenphysik und klassischen Physik | In der Quantenphysik existiert ein Teilchen gleichzeitig ein wenig dort, wo die aus seiner Wellenfunktion hergeleitete Aufenthaltswahrscheinlichkeit größer als Null ist. Vor und nach der Messung ist das Teilchen eine Welle, während der Messung wird es zu räumlich vorhandener Materie. |
| Strahlen- und Wellentheorie des Lichtes | Das Licht ist eine elektromagnetische Welle, deren Welle-Teilchen-Dualismus seine Erklärung in der Quantenmechanik findet. Photonen sind die Quanten der elektromagnetischen Wechselwirkung. |
| Atom- und Kernphysik | Die Atom- und Kernphysik beschäftig sich mit dem Aufbau der Atomhülle und des Atomkerns. 12 Fermionen und 7 Bosonen (inkl. dem noch nicht nachgewiesenem Gravitron) bilden die bekannte Materie. Die "Dunkle Materie" besteht vermutlich aus weiteren materiebildenden Teilchen. |
| SRT und ART | Aus den Newton'schen Gesetzen für Mechanik und Gravitation entwickelte sich die spezielle Relativitätstheorie für Systeme, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen und die allgemeine Relativitätstheorie für beschleunigte Systeme unter Einbeziehung der Gravitation |
| Basiseinheiten der Physik | Physikalische Größen setzen sich aus einer Maßzahl, einer Größe und einer Einheit zusammen. Die 7 Basisgrößen sind von einander unabhängige Grundgrößen der Physik. |
Vertiefe dein Wissen zur aktuellen Lerneinheit
| Temperatur | Die Temperatur T ist eine skalare Zustandsgröße einen Körpers, gemessen in °C oder K |