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thermodynamik (Fach) / wichtig (Lektion)

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  • Definieren Sie „Zustandsgrößen (extensive und intensive mit je einem Beispiel)“! Physikal. Größen, die den Zustand eines Systems beschreibenExtensive: m [kg], V [m³]Intensive: p [bar], T [K]
  • Definieren Sie „Zustandänderung" Übergang von einem Gleichgewichtszustand in einen anderenGleichgewichtszustand.
  • Definieren Sie „Prozess“! Folge von Zustandsänderungen
  • Definieren Sie „Wärme“! Die - aufgrund einer Temperaturunterschieden - über eine Systemgrenze hinweg tretende Energie nennt man Wärme. Q[J]
  • Definieren Sie „Thermodynamisches Gleichgewicht“! Das System ist eindeutig durch makroskopische Größen beschreibbar. Die Zustandsgrößen sind zeitlich und örtlich konstant.
  • Definieren Sie „Thermisches Gleichgewicht“! Zwei Systeme sind dann im Gleichgewicht, wenn sie die gleiche Temperatur haben.
  • Definieren Sie „Adiabates System“! Beim adiabaten System wird von außen nur Arbeit W zugeführt oder an dieUmgebung abgegeben.
  • Definieren Sie „Diatherme Wand“! Eine diatherme Wand ist wärme- aber nicht materiedurchlässig.
  • Definieren Sie „Prozessgrößen (2 Beispiele je mit Einheit)“! Prozessgrößen sind nicht zustandsspezifisch. Die Prozessgrößen können nur aufdem Weg zwischen zwei Zuständen des Systems auftreten und hängen stark vomVerlauf des Weges ab, den zwischen den Zuständen ausgewählt wird.Arbeit: W [J]Wärme: Q [J]
  • Definieren Sie „Abgeschlossenes System“! Systemgrenze verhindert jede Wechselwirkung mit der Umgebung
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  • Definieren Sie „kalorische Zustandgrößen (2 Beispiele je mit Einheit)“! Kalorisch bedeutet ursprünglich mit Wärme zusammenhängend, wird aber heute alsmit Energie zusammenhängend oder kurz als energetisch verstanden. Kalorische Zustandsgrößen sind die Innere Energie, die Entropie und die Enthalpie.Innere Energie: U [J]Entropie: S [J/K]Enthalpie: H [J]
  • Definieren Sie „heterogenes System“! Physikalische und chemische Eigenschaften sind im System nicht überall gleich.Jeden homogenen Bereich im System bezeichnet man als Phase –Mehrphasensystem.
  • Definieren Sie „thermische Zustandsgrößen“! Zustandsgrößen beschreiben die physikalischen Eigenschaften eines Systems undsind nur vom Zustand abhängig, nicht aber von dem Weg, auf dem das System inden Zustand gelangt ist. Thermische Zustandsgrößen sind Druck, Temperatur und (extensives, spezifischesoder molares) Volumen.
  • Definieren Sie „Volumenänderungsarbeit“! Volumenänderungsarbeit ist die Arbeit, die über eine Systemgrenze übertragen wird,wenn sich das Volumen des Systems ändert.
  • Definieren Sie „Technische Arbeit“! Die technische Arbeit Wt ist definiert als kontinuierlich zu- oder abgeführteWellenarbeit.
  • Definieren Sie „Wärmekapazität bei konstantem Druck“! Mit der Wärmekapazität eines Stoffes wird angegeben, welche Wärmezufuhr oderwelche Wärmeabfuhr notwendig ist, um die Temperatur des Stoffes zu erhöhen oderzu erniedrigen. Die Wärmekapazität ist der Quotient aus übertragener Wärme undTemperaturänderung. Die Einheit ist [J/K].Bei der Wärmekapazität bei konstantem Druck handelt es sich um dieWärmekapazität eines Stoffes bei einer isobaren Zustandsänderung.
  • Benennen Sie 3 thermische Zustandgrößen, durch Angabe der der Bezeichnung, des Formelzeichens und der jeweiligen gültigen Si-Einheit! Volumen: V [m³]Druck: p [N/m²]Temperatur: T [K]
  • Benennen Sie 2 kalorische Zustandgrößen, durch Angabe der der Bezeichnung, des Formelzeichens und der jeweiligen gültigen Si-Einheit! Innere Energie: U [J]Enthalpie: H [J]
  • Benennen Sie 2 Prozessgrößen, durch Angabe der der Bezeichnung, des Formelzeichens und der jeweiligen gültigen Si-Einheit! Arbeit: W [Nm]Wärme: Q [J]
  • Leiten Sie aus der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase die spezielle Zustandsgleichung für isobare Zustandsänderung ab! (m=const.) Thermische Zustandsgleichung allg.: p*V=m*R*TIsobarezustandsänderung p=const.: v=(R/p)*T da m=const.
  • Wie lautet die mathematische Form des ersten Hauptsatzes für ruhende geschlossene Systeme? U2-U1=Q12+W12
  • Was sagt die Gleichung aus? Die innere Energie eines thermodynamischen Systems nimmt gemäß der Zufuhr vonWärme und Arbeit zu.
  • Einem Gas in einem geschlossenen System wird bei konstantem Volumen Wärme zugeführt. Wie ändert sich seine innere Energie? Da bei konstantem Volumen W12=0 ist, gilt dir Gleichung U2-U1=Q12 somit wächst dieinnere Energie um die zugeführte Wärme.
  • Ein ideales Gas wird isotherm entspannt. Wie ändert sich seine innere Energie? Die innere Energie ist gleich null, sprich sie ändert sich nicht. Da bei einerisothermen Zustandsänderung Q12=-W12 ist. Somit lautet die Gleichung der innerenEnergie U2-U1=Q12-W12
  • Einem Gas in einem offenen System wird bei konstantem Druck Wärme zugeführt. Wie ändert sich seine Enthalpie? Die Enthalpie eines offenen Systems nimmt gemäß der Zufuhr von Wärme undtechnischer Arbeit zu. Im Fall der isobaren Zustandsänderung ist die technischeArbeit gleich Null und somit H2-H1=Q12 .
  • Wie lautet die thermische Zustandsgleichung für beliebige Gase? p*V=n*R*T (n=Molzahl)
  • Wie lautet die thermische Zustandsgleichung für ideale Gase? p*V=const.*m*T
  • Wie ist der Normzustand definiert? Normkubikmeter: Vn= 1[m³]Normzustand: pn=1,013 [bar]Tn=273,15 [K]
  • Geben Sie das Molvolumen für ideale Gase im Normzustand mit Einheit an! Molvolumen im Normzustand: vn=22,4 [m³/kmol]
  • Leiten Sie aus der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase die spezielle Zustandsgleichung für isotherme Zustandsänderung ab! (m=const.) Thermische Zustandsgleichung für ideale Gase:p*V=m*R*TThermische Zustandgleichung für isotherme Zustandänderung:T=const.p*V=c mit c=m*R*T
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  • Reversibilität Umkehrbarer Prozess ohne bleibende Änderung in der Umgebung