thermodynamik (Fach) / Thermo Grundbegriffe (Lektion)

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• Was sind intensive Zustandsgrößen? Größen, die sich nicht ändern, wenn sich die Menge ändert heißen intensive Zustandsgrößen. =mengenunabhängige Größen, innewohnende Größen z.B. zwei Tassen Kaffe gleicher Temperatur werden zusammengeschüttet => Temperatur und Druck bleiben gleich  
• Was sind extensive Zustandsgrößen? Größen, die sich ändern, wenn sich die Menge ändert heißen extensive Zustandsgrößen. =mengenabhängige Größen, äußere Größen z.B. zwei Tassen Kaffe gleicher Temperatur werden zusammengeschüttet => Volumen und Masse ändern sich  
• Wie kann man extensive Größen intensiv machen? ...indem man durch die Masse dividiert:                                 v = V/m denn: spezifische Größen sind intensive Zustandsgrößen.(Bsp. Kaffee: Masse und Volumen verdoppeln sich,teilt man beide durcheinander bekommt man eine neue unveränderte Größe) Erklärung:extensive Größen sind massenabhängig, Division durch dieselbe Masse führt also dazu, dass sie von der Masse unabhängig werden.
• Was ist der Kehrwert des spezifischen Volumens? Der Kehrwert des spezifischen Volumens ist die Dichte.                                   ρ = 1 /v           
• Was ist das molare Volumen? Volumen V geteilt durch die Stoffmenge/Anzahl Mol n ergibt dasmolare Volumen (spezifische (intensive) Zustandsgröße)                                      v' = V/n      das molare Volumen mit der Einheit m³/mol.  => Das molare Volumen ist das Volumen, das ein Mol eines Stoffes einnimmt.
• Was ist absoluter Druck? Absoluter Druck ist eine Angabe des Druckes ohne Berücksichtigung des Umgebungsdruckes.  (=der Druck der Umgebung ist per Definition gleich Null (Vakuum)) vgl.: Einheit-Atmosphäre (absolut) und -atü/Atmosphäre Überdruck (relativ zu 1 bar Umgebungsdruck)  
• Was ist relativer Druck? Relativer Druck ist eine Angabe des Druckes mit Berücksichtigung des Umgebungsdruckes, geben also den Druckunterschied zwischen zwei Orten an.  (Druckunterschied, Differenzdruck) vgl.: Einheit-Atmosphäre (absolut) und -atü/Atmosphäre Überdruck (relativ zu 1 bar Umgebungsdruck)  
• Wie viel Pascal sind 1 bar? 1 bar sind 10.000 Pascal.
• Was ist thermisches Gleichgewicht? Wenn zwei Systeme die gleiche Temperatur haben, spricht man von thermischem Gleichgewicht.
• Was ist mechanisches Gleichgewicht? Wenn zwei Systeme den gleichen Druck haben, sind sie im mechanischen Gleichgewicht.
• Wie lautet die Umrechnung von Grad Celsius in Kelvin? Kelvintemperatur = Celsiustemperatur plus 273,15.   Formel: Kelvin: T = t K/°C + 273,15K       Celsius: t = T °C/K - 273,15°C
• Wie werden Prozesse bezeichnet, wenn eine Größe konstant bleibt? Prozesse werden benannt nach der Größe die sich nicht ändert: Isobardie bars bleiben gleich, der Druck ändert sich also nicht Isothermthermisch gleich, die Temperatur ändert sich also nicht Isochordas Volumen ändert sich nicht Isentropdie Entropie ändert sich nicht Isenthalpdie Enthalpie ändert sich nicht
• Was ist isobar? Isobardie bars bleiben gleich, der Druck ändert sich also nicht
• Was ist isotherm?   Isothermthermisch gleich, die Temperatur ändert sich also nicht    
• Was ist isochor? Isochordas Volumen ändert sich nicht
• Was ist isenthalp? Isenthalpdie Enthalpie ändert sich nicht
• Was ist isentrop? Isentropdie Entropie ändert sich nicht
• Was sind Zustandsgleichungen? Zustandsgleichungen beschreiben den Zustand eines Systems in denen nur intensive Größen verwendet werden. Besonderheit:Eine Zustandsgleichung in der nur das spezifische Volumen v , der Druck p und die Temperatur T als Zustandsgrößen vorkommen, wird als thermische Zustandsgleichung bezeichnet.
• Was ist eine thermische Zustandsgleichung? Eine thermische Zustandsgleichung (=nur intensive Größen) enthält nur das spezifische Volumen v , der Druck p und die Temperatur T als Zustandsgrößen.
• Wofür gilt das ideale Gasgesetz? (=unter welchen Bedingungen) Das ideale Gasgesetz gilt nur für Gase nur bei nicht zu hohem Druck (bis 5 bar gut, maximal bis 10 bar akzeptabel) nur bei nicht zu tiefen Temperaturen nicht in der Nähe eines Kondensationszustandes
• Wie lautet das ideale Gasgesetz?   pV = mRT              mit Volumen V  pv = RT                   mit spezifischen Volumen v =V/m  pv' = R'T                  mit molaren Volumen v'=V/n v' = soll sein "v quer"
• Was ist R' und was ist R? R' ist die universelle Gaskonstante mit dem Wert                                  R' = 8,314 J/molK = 8314 J/kmolK diese gilt universell für alle idealen Gase. R ist die individuelle Gaskonstante. Sie kann aus R' mit Hilfe der molaren Masse M berechnet werden:                                          R = R'/M
• Wie wird R berechnet und was ist R? R ist die individuelle Gaskonstante. Siewird aus der universellen Gaskonstante R' und der Molmasse des betroffenen Gases berechnet:                                           R = R'/M
• Was ist das inkompressible Fluid? Die Modellvorstellung des inkompressiblen Fluids besagt, dass eine Flüssigkeit/ein Fluid ihr Volumen durch den Druck allein nicht ändert. Natürlich kann sich das Volumen trotzdem durch Wärmedehnung ändern. Daraus ergibt sich für die thermische Zustandsgleichung für das inkompressible Fluid:                                       v = v0 = konst. Achtung: das Modell des inkompressibles Fluids hat einen eingeschränkten Gültigkeitsbereich und gilt nur für Flüssigkeiten!
• Was ist ein Bilanzraum? Ein Bilanzraum ist ein thermodynamisches System, welches durch die Bilanzraumgrenze oder Systemgrenze von der Umgebung getrennt ist. Das ganze ist notwendig, damit bestimmte Größen bilanziert / berechnet werden können.
• Welche 3 Fragen sind zur Bilanzierung notwendig? was geht hinein? was geht heraus? was ändert sich im System (Transformation)?
• Was wird bei einem System beschrieben? (Bilanzierung) Wie wird es beschrieben? Zustand im Inneren des Systems(=> Beschreibung mittels Stoffgesetzen) Energieaustausch zwischen dem System und seiner Umgebung(=> alle Größen durch Pfeile ersetzen, die durch über Systemgrenze gehen, Pfeilrichtung egal, siehe Rechnung)
• Wie beschreibt man den Zustand eines Systems? Zustand eines Systems beschreibt man durch Zustandsgrößen: Masse Volumen Temperatur Druck ... 
• Was ist der Gleichgewichtszustand? Vom thermodynamischen Gleichgewichtszustand spricht man wenn sich der Zustand des Systems (über die Zeit) nicht ändert.Gleichgewicht herrscht immer dann, wenn mit dem System und in dem System nichts passiert. Weiterhin wird unterschieden zwischen thermischem und mechanischem Gleichgewicht. 
• Was ist die Stoffmenge n? Die Stoffmenge n ist die Anzahl Teilchen (Moleküle) in einem System in der Einheit Mol an.   Die Einheit Mol (sowas wie Millionen Dutzend) wird deswegen verwendet, da die Anzahl der Teilchen im System im Allgemeinen sehr groß und das ständige Hantieren mit Zahlen der Größenordnung 10^24 nervig ist.
• Was ist die Loschmidt Zahl und wofür braucht man sie? Die Loschmidt Zahl ist die Anzahl Teilchen die in 1 Mol enthalten sind, also "Teilchen pro Mol" 1 Mol entspricht 6,022 * 10^23 Teilchen.  
• Wie kann man Masse in Stoffmenge umrechnen? Zur Umrechnung von Masse m in die Teilchenmenge nwird die Molmasse M ( molare Masse, in [g/mol] )  benötigt. Die Molmasse sagt aus, wieviel Gramm denn 1 Mol wiegt. zur Umrechnung verwendet man:                                        m = M*n   Anders ausgedrückt:Die molare Masse M ist die Masse m in [g] einer Stoffmenge n von 1 mol.
• Was ist die Molmasse M ? Die Molmasse sagt aus, wieviel Gramm denn 1 Mol wiegt. Die Einheit der Molmasse ist daher [g/mol] bzw. in SI Einheiten [kg/kmol]
• Wie kann man die molare Masse errechnen?   Die molare Masse kann man aus der chemischen Formel (Bsp. H2O) und der einzelnen molaren Massen der chemischen Elemente berechnet werden: z.B. Wasser: M(H2O)= 2 * M(H)         + 1 * M(O)= 2 * 1 kg/kmol + 1 * 16 kg/kmol= 18 kg/kmol Dazu müssen die molaren Massen der Elemente bekannt sein;alternativ muss die Molmasse als solche gegeben sein.
• Erkläre Dampf und Nassdampfgebiet! Im Nassdampfgebiet treten die beiden Phasen gasförmig und flüssig gleichzeitig auf;  in diesem auch so genannten Zweiphasengebiet sind Temperatur und Druck in einem Bereich, in dem beide Phasen nebeneinander existieren können.   Dampf ist die Bezeichnung für die in diesem Nassdampfgebiet existierende Gasphase. Dampf ist nicht der Nebel, der im landläufigen Gebrauch als Wasserdampf bezeichnet wird.
• Was ist die Innere Energie U ? Die innere Energie U beschreibt den energetischen Zustand im Inneren eines Systems.   Sie ist eine extensive Zustandsgröße, und entspricht der Bewegungsenergie der Atome und Moleküle des Systems.  Die innere Energie U des Systems kann durch die Masse geteilt werden und man erhält mit der spezifischen inneren Energie u eine intensive Zustandsgröße.
• Wovon hängt die Innere Energie U ab? Wie wird der Zusammenhang dann beschrieben? Die Innere Energie U hängt ab von: Art von Teilchen Druck p Temperatur T Zusammenhang beschrieben in kalorischen Zustandsgleichungen.  - - - - Je nachdem, welche Art von Teilchen man hat, kann dieses stur geradeaus fliegen (Translationsenergie), sich drehen (Rotationsenergie) oder hin und her wackeln, wie ein Gewicht an einer Feder (Schwingungsenergie) Wie stark diese Bewegungsformen ausgeprägt sind hängt neben der Art des Moleküls vom Druck p und de Temperatur T im System ab. Um den Zusammenhang zwischen U einerseits und p und T andererseits zu beschreiben, werden Zustandsgleichungen verwendet, die dann kalorische Zustandsgleichungen genannt werden.
• Was ist kinetische Energie? Kinetische Energie ist die translatorische Energie einer bewegten Masse.                                Ekin = m * c²/2   - - - - In der Thermodynamik kann hiermit auch ein Massenstrom m(punkt) einer Flüssigkeit oder eines Gases (mit der Geschwindigkeit c) betrachtet werden. Dann ist das Ergebnis der Gleichung allerdings nicht die kinetische Energie sondern ein Energiestrom.
• Was ist ein Energiestrom?   In der Thermodynamik kann mit der Gleichung der kinetischen Energie auch ein Massenstrom m(punkt) einer Flüssigkeit oder eines Gases (mit der Geschwindigkeit c) betrachtet werden. Dann ist das Ergebnis der Gleichung allerdings nicht die kinetische Energie sondern ein Energiestrom. E(punkt) = dE / dt  = 1/2 dm/dt * c²  
• Wie beschreibt man den Zustand eines Systems? Der Zustand eines Systems wird eindeutig beschrieben durch die Zustandsgrößen: Druck p  Temperatur T Volumen V Masse m Teilchenzahl N bzw. Stoffmenge n Dichte innere Energie U Enthalpie H Entropie S Diese Zustandsgrößen bleiben konstant, wenn sich ein System im thermodynamischen Gleichgewicht befindet.
• Wann ist ein thermodynamisches System im Gleichgewicht? Ein thermodynamisches System ist im Gleichgewicht, wenn die Zustandsgrößen konstant bleiben. Die Zustandsgrößen beschreiben den Zustand eines Systems eindeutig Druck p  Temperatur T Volumen V Masse m Teilchenzahl N bzw. Stoffmenge n Dichte innere Energie U Enthalpie H Entropie S  
• Was ist die Stoffmenge n? Die Stoffmenge n gibt die Anzahl der Moleküle (in einem System) in der Einheit Mol an.
• Warum verwendet man die Einheit mol und was ist diese? Die Einheit Mol wird verwendet, da die Anzahl der Teilchen im System im Allgemeinen sehr groß und das ständige Hantieren mit Zahlen der Größenordnung 10^24 nervig ist. Daher wird die Anzahl der Teilchen durch 6,022*10^24 dividiert und in Mol angegeben. Einfacher vorstellbar ist es daher sich mol wie ein Dutzend vorzustellen, also wie zum Beispiel um zu sagen, dass soundsoviel Dutzend Teilchen in einem System sind.
• Was gilt für den Übergang von flüssiger zu gasförmiger Phase? Beim Übergang von flüssiger zu gasförmiger Phase verdampft der Stoff. Die zugehörige Kurve im Diagramm heißt Dampfdruckkurve. Verdampfen ist abhängig von Druck und von Temperatur. Dieser spezielle Druck wird Siededruck oder Dampfdruck genannt, die Temperatur heißt Siedetemperatur.Bei p =1,013 bar liegt die Siedetemperatur von Wasser bei 100°C
• Wie lautet die Gleichung zur Bilanzierung der Massen? Die Gleichung zur Massenbilanz lautet in Worten: Änderung der Masse im System  GLEICH  PLUS    ( aus der Umgebung  zugeführte     Masse)MINUS  ( an die   Umgebung  abgegebene  Masse) als Gleichung: dm(sys) / dt  =  Σ m(punkt)

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