thermodynamik (Fach) / Thermodynamik Multiple Choice Antworten (Lektion)

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• 1. Fuer ein ideales Gas gilt:   a.     cp=cv+nR  – ja, das ist die richtige Antwort. Fuer die Ableitung wird Verwendung gemacht, dass die innere Energie U und die Enthalpie H eines idealen Gases nur durch Veranederung der Temperatur veraendert (s.a. Folien Vorlesung 4 37 und 38)
• 2. Die Entropie hat die Einheit J/K: c    Die Entropie nimmt mit der Temperatur zu. – ja, der 3. HS gibt an, dass bei 0 K der perfekte Kristall eine Entropie von 0 J/K hat. Des Weiteren sehen wir, dass die Entropie zunimmt mit dem Uebergang von fest nach fluessig nach gasfoermig…dies entspricht auch bei konstanten Druck der Aggregatsveraenderung mit steigender Temperatur.
• 3. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik sagt aus, dass:   a.     Fuer ein geschlossenes System gilt: delta S system= delta S umgebung >=0   Ja, als erste gilt ganz allgemein, dass ein spontan verlaufender Prozess gepaart geht mit einer Zunahme der Entropie. Ein reversibler Prozess ist gekennzeichnet durch eine konstante Entropie. Dass die oben gegebene Gleichung gilt auch, da ein geschlossenes System naemlich ein System ist, das keine Materie aber doch Energie mit der Umgebung austauschen kann. Das bedeutet also, dass auch Waerme zwischen System und Umgebung ausgetuscht wird.
• 4. Der Wirkungsgrad ist allgemein definiert durch: a.    Erbrachte Leistung/zugefuehrte Leistung - ja
• 5. Der Carnot Prozess: (s.a. Vorlesung 6)   a.     Besteht aus 2 adiabatischen und 2 isothermen Schritten - ja
• 6. Ein reversibler Prozess ist   a.     Ein Prozess, bei dem maximale Arbeit verrichtet wird – ja; dies wird auch verwendet fuer die Ableitung von Effizienzen
• 7. Die Gibbs Energie G   b.     Veraendert waehrend eines isothermen und isobaren Prozess nicht. – ja, dies wird auch verwendet fuer die Ableitung der Clausisus-Clapeyron Gleichung zur Beschreibung der Gleichgewichtskurven in einem Druck, Temperatur Diagramm, das das Verhalten eines Reinstoffs beschreibt.
• 8. Der Rankine Kreisprozess besteht aus 2 adiabtischen und 2 isobaren Prozessschritten, wobei erst reversibel und adiabatisch das Arbeitsmedium gepumpt wird. Danach wird Waerme auf das Arbeitsmedium im Verdampfer uebertragen, bevor das Arbeitsmedium   c     Ueberhitzen des Dampfes – ja, da hier die Arbeit vergroessert wird.
• 9. Der Otto Prozess ist ein Kreisprozess bestehend aus 2 isochoren und 2 isentropen Schritten. Unter Verwendung eines idealen Gases als Arbeitsmedium kann er als als Annaeherung des Otto Motors verwendet werden: (s.a. Vorlesung 12)   a.     Der thermische Wirkungsgrad ist beschrieben durch den Temperaturquotienten der isentropen Verdichtung. – ja, da als Arbeitsmedium ideales Gas verwendet wird, kann der Wirkungsgrad in gleicher Weise wie fuer den Carnot Prozess durch den Temperaturquotienten beschrieben werden.
• 10. Der Diesel Prozess ist ein Kreisprozess,, der aus 2 isentropen, einem isobaren und einem isochoren Schritt besteht.        Die Dieselprozess wird auch Gleichdruckprozess genannt. – ja, da hier einer der Prozessschritte bei konstanten Druck erfolgen.
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• 1. Ein adiabatisches System beschreibt ein System:     Keine Wärme ausgetauscht wird. - ja  
• 2. Phasengleichgewicht bedeutet, dass: a.    Mindestens 2 Phasen gleichzeitig koexistieren.- ja
• 3. Eine extensive Zustandsgroesse ist:   b     Eine Groesse, die verwendet wird, um Bilanzen aufzustellen.- ja; extensive Groessen sind abhaenging von der Masse des Systems; für eine Bilanz können nur Groessen verwendet werden, die von der Masse abhängen
• 4. Experimentell wird die Waermekapazitaet entweder bei konstanten Druck oder konstantem Volumen bestimmt. Welche der gegebenen Aussage gilt?   a.     Fuer eine Fluessigkeit oder ein Feststoff kann angenommen werden, dass Cp»CV-ja; für Fluessigkeiten und Feststoffe wird oft angenommen, dass sie inkompressibel sind. Dies bedeutet, dass das Volumen konstant ist und nicht mit Temperatur oder Druck veraendert. Dadurch gilt, dass die Waerme, die noetig ist, um ein System um 1 K zu erwaermen, gleich ist, ungeachtet, ob das Volumen oder der Druck konstant gehalten werden. Fuer ein kompressibles System gilt, dass die Waerme, die noetig ist, um ein System um 1 K aufzuwaermen, bei konstanten Druck hoeher ist als bei konstantem Volumen.
• 5. Ein reversibler Prozess ist ein Prozess, bei dem:   .     Jederzeit die Richtung veraendert werden kann und das System in seinen Beginnzustand gebracht werden kann ohne Verluste-ja, ein reversibler Prozess ist ein Prozess, bei dem jederzeit die Richtung veraendert werden kann ohne Verluste.
• 6. In einem Druck, Temperatur-Diagramm unterscheidet sich die Schmelzkurve von Wasser von der Schmelzkurve von CO2 durch die Tatsache, dass:    sie eine negative Steigung hat-ja, da die Dichte von fluessigen Wasser groesser ist als Dichte von Eis (=Anomalie von Wasser); dies bedeutet, dass ΔVfus*=V*,L-V*,S <0.
• 7. Anomalie von Wasser bedeutet: b.    Dichte von Eis ist geringer als Dichte von Wasser bei 4 oC - ja
• 8. In einem Druck, spezifischen Volumen Diagramm ist der Tripelpunkt gekennzeichnet durch:   .     Einer horizontaler Linien beim Tripelpunktdruck- ja, wie oben schon gesagt, ist der Druck und die Temperatur in den koexistierenden Phasen gleich, d.h. also, dass der Druck in allen drei Phasen gleich ist; nur die spezifischen Volumen der drei Phasen sind unterschiedlich.
• 8. In einem Druck, spezifischen Volumen Diagramm ist der Tripelpunkt gekennzeichnet durch:   .       c.     Einer horizontaler Linien beim Tripelpunktdruck- ja, wie oben schon gesagt, ist der Druck und die Temperatur in den koexistierenden Phasen gleich, d.h. also, dass der Druck in allen drei Phasen gleich ist; nur die spezifischen Volumen der drei Phasen sind unterschiedlich.
• 9. Der kritische Punkt bezeichnet den Punkt, in dem   .     Den Punkt der Dampfdruckkurve, bei dem die molare Verdampfungsenthalpie null ist. –ja, im kritischen Punkt ist die fluessige und die Gasphase identisch, d.h. Dichte, Enthalpie etc. der fluessigen und der Gasphase sind gleich. Die molare Verdampfungsenthalpie ist beschrieben durch die Differenz der molaren Enthalpie der Gasphase und der molaren Enthalpie der fluessigen Phase; wenn diese gleich sind, dann ist logischerweise die Differenz gleich null.
• 10. Oft wird angenommen, dass Fluessigkeiten inkompressibel sind. Dies bedeutet, dass:   .     Bei einem isothermen Prozess die innere Energie nicht veraendern.- ja; allgemein gilt, dass U=U(V,T) so dass   dU=(dU/dv)t dV+(du/dt)v dT = (du/dv)t dV + Cv dT       Fuer ein inkompressibles System gilt: dV=0 Fuer einen isothermen Prozess gilt: dT=0 So dass dU =0 ()
• 11. Das ideale Gasgesetz beschreibt:  c    Ein Gas, das ein Punktmasse ist- ja, das ist ein Teil der Definition eines idealen Gasesc
• 12. Mit Hilfe der Clausius-Clapeyron Gleichung koennen die Gleichgewichtskurven im Druck, Temperatur Diagramm bestimmt werden:   .     Fuer die Ableitung der Gleichung wird Verwendung gemacht von der Tatsache, dass in zwei gleichzeitig existierenden Phasen, die Temperatur und der Druck in gleicher Weise veraendern.- ja, wenn wir auf der Gleichgewichtskurve bleiben, so veraaendert die Temperatur und der Druck in den koexistierenden Phasen gleich; der Druck und die Temperatur in den Phasen, die im Gleichgewicht sind, sind immer gleich.
• Ein ideales Gas   a.     Veraendert seine innere Energie waehrend eines isothermen Prozesses nicht – ja; ein ideales Gas besteht aus Molekuelen, die Punktmassen sind und die nicht miteinander wechselwirken; da die Molekuele keine Wechslewirkung haben, veraendert die innere Energie oder die Enthalpie eines Systems bestehend aus einem idealen Gas nicht durch Volumen ( dU/dV)t=0    bzw Druckveraenderung (dU/dP)t = 0 ; die innere Energie und die Enthalpie veraendern nur durch die Temperatur (Brownsche Bewegung).
• 14. Fuer die Beschreibung eines Prozesses, bei dem die Temperatur und der Druck sich veraendern, kann der Gesamtprozess in kleine Teilprozesse zerlegt werden. Dies gilt:   b.     Fuer die Berechnung der Veraenderung der Enthalpie, da es eine extensive Zustandsgroesse ist- ja; (extensive) Zustandsgroessen sind wegunabhaengig; dies bedeutet fuer die Berechnung der Veraenderung einer Zustandsgroesse kein der Prozess in Teilprozesse aufgeteilt werden
• 15. Eine uebliche Zustandgleichung fuer Fluessigkeiten ist: d ? keine antwort a.     V=konst – nein; der Druck in einen System veraendert sich b.     p=RT- nein, das gilt nicht; nicht einmal fuer ein Gas   c.     p=RT/V- nein; dies ist das ideale Gasgesetz fuer 1 mol ideales Gas; eine Fluessigkeit ist kein ideales Gas
• 16. Die Entropieveraenderung des Systems waehrend eines irreversible und isobaren Prozesses ist beschrieben durch: c  ∆S=∫_T1^T2▒〖C_P/T delta S gleich integral von t1 zu t2 von Cp /T dT   - ja; ganz allgemein gilt:  ungeachtet, ob der Prozess irreversibel oder reversibel ist (da die Entropie auch einen Zustandsgroesse ist und unabhaengig vom Weg); dies bedeutet, wir muessen erst einmal eine Gleichung ableiten, mit der fuer den REVERSIBLEN und isobaren Prozess die ausgetauschte Waerme bestimmt werden kann: . HS: dU=dQrev+dWrev; dWrev=-p dV; da Prozess isobar ist, verwenden wir die Enthalpie, da H=H(,p, T) und  und fuer einen isobaren Prozess. Des Weiteren gilt: H= U+pV und dH=dU+p dV+V dp und fuer einen isobaren Prozess: dH=dU+p dV und dU=dH-p dV. Kombination mit dem 1. HS erhalten wir: dU=dQrev-p dV=dH-p dV, so dass dQrev = dH = CP dT. Einsetzen in die Gleichung zur Berechnung der Veraenderung der Entropie gibt:  Integration gibt: ∆S=∫_S1^S2▒dS=S2-S1=∫_T1^T2▒(C_P

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