Phase :
Gegen die Umgebung abgrenzbarer Bereich von Materie mit gleichen thermodynamischen , phyikalischen , chemischen Eigenschaften<br> - kann räumlich zusammenhängen ( kontinuierliche Phase)<br> - muss nicht zusammenhängen ( disperse Phase )<br> - Phase hatt nur 1 Aggregatzustand ( Wasser + Eis = 2 Phasen)<br> Nebel : 1 kontinuierliche und 1 disperse Phase (wassertropfen)
Aggregatzustand
Unterschied im Widerstand gegen Volumenänderung. Übergang oft schleichend -> Name Fluid eingeführt Übergang von einem Ag. In den anderen nicht immer klar erkennbar. Flüssigkeiten und Gase haben beide geringen Widerstand gegen Formänderung
Fluid
Materie mit geringem Widerstand gegen Formänderung
Thermodynamische Systeme - System, Umgebung und Systemgrenzen :
- System : Von der Umgebung abgegrenzter Bereich für therm. Untersuchungen - Umgebung : Alles außerhalb des momentanen betrachteten Systems - Systemgrenze : Grenze zu benachbarten Systemen und zur Umgebung Eine geschickte Wahl vereinfacht das System erheblich Eindeutig fixieren , grafisch oder erklärenden Text
Systematische Einteilung von Systemen nach :
a) Nach Wechselwirkung über die Systemgrenze a) Nach dem zeitlichen Verhalten des Systeminhalts a) Nach dem thermodynamischen Eigenschaft des Systeminhalts a) Nach der komplexität des Systems
a) Nach Wechselwirkung über die Systemgrenze :
- Wärme : adiabat - diabat - Materie : geschlossen (kontrollmasse) -- offenes System ( kontrollrahmen) - Kein Austausch -> abgeschlossen , energetisch abgekoppelt (näherungsweise Thermosflasche)
b) Nach dem zeitlichen Verhalten des Systeminhalts
- Stationär : Massen – und Energieinhalt konstant – therm. Zustand ist konstant - Instationär : Massen – oder veränderlich … wenn man Zyl. zusammenpresst – Wärme abführt, T+p+m+Energie konstant , = instationär
c) Nach dem thermodynamischen Eigenschaft des Systeminhalts
- Anzahl der Stoffe : reiner Stoff – mehrere Stoffe - Anzahl Phasen: eine Phase – mehrere Phasen - Makroskopische Eigenschaften : homogen-heterogen - kontinuierlich
d) Nach der komplexität des Systems
Unterscheidungsmerkmal : Komplexität des Systeminhalts - 1) Globale Systeme : kann nicht sagen was im Inneren nur was über systemgrenze 2) Thermodynam. Einfach beschreibbare system -Homogen - - Einfach heterogene teilsysteme -offene - 3) Differentielle Systeme
2.4 Zustand thermodynamischer Systeme
Der thermodynamische Zustand eines Systems ist die Gesamtheit seiner makroskopischen erfassbaren (messbaren) Eigenschaften
Zustandsgrößen und Koordinaten
Zustandsgrößen beschreiben den Zustand eines Systems - Äußere oder mechanische Zustandsgrößen : Masse , Volumen, Geschwindigkeit - Innere oder thermodynamische Zustandsgröße : Druck , Temperatur Nicht alle Zustandsgrößen sind voneinander unabhängig! Voneinander unabhängige Zustandsgrößen werden Koordinaten genannt , oder Freiheitsgrade des Systems. Koordinaten und Zustandsgröße beschreiben gemeinsam die thermodynamischen Eigenschaften des Systems.
Gibbsche Phasenregel
Komponente
n (anzahl Koordinaten) = ß (n der Komponenten) – α ( n der phasen) + 2 (nicht immer) unterschiedliche Stoffe aus denen die Phase des Systems gebildet wird. Luft wird z.b. als eine Komponente betrachtet. Wasser/ Wasserdampf beide aus gleichem Stoff -> ß=1 aber 2 phasen α= 2 .
Zustandsgleichungen
Beschreiben die Abhängigkeit von Zustandsgrößen und Koordinaten Thermische Zustandsgleichung : Druck – Temperatur – Dichte Energetische Zustandsgleichung : innere Energie/ Enthalpie – therm. Zustandsgöße Entrop Zustandsgleichung : Entropie – therm. Zustandsgröße
Schwartscher Satz
Mit schwarzer Satz lasst sich sagen ob es sich um eine Prozess – oder Zustandsgröße handelt . Bei einer Wegunabhängigkeit ist die Reihenfolge der Differentiation gleichgültig :
Zustandsgröße
Prozessgröße
egal welchen Weg , der Wert bleibt immer dasselbe à wegunabhängig Phasengröße . Prozessgröße : Die Art der Zustandsänderung spielt eine Rolle . Je nach dem welchen Weg man wählt kommt was anderes heraus – wegabhängig . - Tatsache dass es Prozessgrößen gibt zeigt dass man aus einer Zustandsänderung unterschiedlich große Nutzen ziehen kann. - Thermodynamischer Prozess = Zustandsänderung ohne Abstraktion
Art von Zustandsgrößen:
a) Intensive Zustandsgrößen : Bleiben unverändert wenn man ein homogenes System in Subsysteme unterteilt z.b. Druck – Temperatur z = z1 = z2 b) Extensive Zustandsgrößen: setzt man additiv aus den Zustandsgrößen der homogenen Subsysteme zusammen. Z = c) Spezifische Zustandsgrößen : entsteht durch Division einer extensiven Zustandsgröße durch die Masse des Systems d) Molare Zustandsgrößen: durch Division durch Teilchenmenge
