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
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- 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