thermodynamik (Fach) / grundbegriffe definition (Lektion)

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  • 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
  • g) wichtigste Unterscheidungen von Systemen geschlossen – offen adiabat – diabat diatherm stationär – instationär homogen  - heterogen – kontinuierlich – global
  • 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