„Thermodynamik“ – Versionsunterschied
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[[Datei:Triple expansion engine animation.gif|mini|Typischer thermodynamischer Vorgang am Beispiel der prinzipiellen Wirkungsweise eines durch Dampf betriebenen Motors (rot = sehr heiß, gelb = weniger heiß, blau = Endtemperatur des Mediums)]]
Die '''Thermodynamik''' (von {{grcS|θερμός|thermós|de=warm}}, sowie {{grcS|δύναμις|dýnamis|de=Kraft}}<ref>Wilhelm Gemoll: ''Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch.'' München/Wien 1965.</ref>) oder umgangssprachlich '''Wärmelehre''' ist eine [[Naturwissenschaften|natur-]] und [[Ingenieurwissenschaften|ingenieurwissenschaftliche]]<ref>Wird als „Grundlagenwissenschaften der Technik“ bezeichnet (Baehr, Kabelac: ''Thermodynamik.'' 15. Auflage, S. V, als „Fachmodule der Ingenieurwissenschaften“, „ingenieurtechnische Wissenschaft“ und „Teilgebiet der Physik“ (Barth: ''Thermodynamik für Maschinenbauer.'' 2011, S. V, 2.)</ref> [[Einzelwissenschaft|Disziplin]].
Sie hat ihren Ursprung im Studium der [[Dampfmaschine]]n und ging der Frage nach, wie man [[Wärme]] in [[mechanische Arbeit]] umwandeln kann. Dazu beschreibt sie Systeme aus hinreichend vielen Teilchen und deren Zustandsübergänge anhand von [[makroskopisch]]en [[Zustandsgröße]]n, die statistische Funktionen der detaillierten [[Vielteilchenzustände]] darstellen.
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Eine zentrale Bedeutung haben die Hauptsätze der Thermodynamik, die eine ähnliche Stellung einnehmen wie die [[Newtonsche Gesetze|Newtonschen Axiome]] in der [[Klassische Mechanik|klassischen Mechanik]] oder die [[Maxwell-Gleichungen]] in der [[Elektrodynamik]].
* Der [[Erster Hauptsatz der Thermodynamik|erste Hauptsatz]] besagt, dass die gesamte Energie in einem [[Abgeschlossenes System|abgeschlossenen System]] konstant ist. Dieser Satz ist auch als [[
* Der [[Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik|zweite Hauptsatz]] drückt aus, in welcher ''Richtung''
In der Thermodynamik gibt es zwei verschiedene Herangehensweisen, die sich darin unterscheiden, ob Stoffe als [[Kontinuum (Physik) #Kontinuum in der Materie|Kontinuum]] betrachtet werden, die sich beliebig teilen lassen, oder ob sie als Ansammlung von Teilchen wie [[Atom]]en oder [[Molekül]]en gesehen werden:<ref>Herwig Kautz: ''Technische Thermodynamik.'' Pearson Studium, München, 2007, S. 20.</ref><ref>Windisch ''Thermodynamik – Ein Lehrbuch für Ingenieure.'' Oldenbourg, 3. Auflage, 2008, S. 2 f.</ref><ref>Bökh, Stripf: ''Technische Thermodynamik.'' Springer, 2. Auflage, 2015, S. 1.</ref>
* Die ältere Herangehensweise betrachtet Stoffe als Kontinuum und wird als '''klassische''', '''phänomenologische''' oder '''Technische Thermodynamik'''<!--"Technisch" wird in diesem Zusammenhang immer groß geschrieben--> (auch '''Technische Wärmelehre''') bezeichnet und benutzt Begriffe wie [[Wärme]], [[Druck (Physik)|Druck]], [[Volumen]] und [[Temperatur]]. Sie ist Teil der [[Klassische Physik|Klassischen Physik]] und vieler Ingenieurwissenschaften. Wenn die betrachteten Systeme aus mindestens <math>10^{22}</math> Teilchen bestehen, was bei technischen Systemen immer der Fall ist, so ist dies eine sehr gute Näherung.
* Die [[statistische Thermodynamik]] dagegen geht von einzelnen Teilchen aus und beschreibt sie wegen ihrer großen Anzahl mit [[Statistik|statistischen]] Methoden und der [[Kinetische Gastheorie|kinetischen Gastheorie]]. Sie ist daher Teil der [[Statistische Physik|Statistischen Physik]] und erklärt beispielsweise, wie der Druck eines Gases auf den Behälter durch Stöße der einzelnen Moleküle des Gases entsteht oder wie die Temperatur mit der kinetischen Energie der Teilchen zusammenhängt. Diese Herangehensweise dient somit als Erklärung für verschiedene Phänomene und als theoretisches Fundament für die Hauptsätze, bietet aber für die Analyse oder Berechnung in den ''Ingenieurwissenschaften'' keine Vorteile, sodass sie dort nicht verfolgt wird.
Die Thermodynamik befasst sich einerseits mit verschiedenen Prozessen, wenn daran Wärme beteiligt ist, ohne auf die Besonderheiten der daran beteiligten Stoffe einzugehen. Von besonderer Bedeutung sind [[Thermodynamischer Kreisprozess|thermodynamische Kreisprozesse]], die in der Technik häufig vorkommen. Andererseits macht die Thermodynamik Aussagen über die verschiedenen [[Aggregatzustand|Aggregatzustände]] von Stoffen und deren Wechsel (Schmelzen, Sieden, Verdampfen …).Ein
== Bedeutung ==
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Die genannten Aussagen können mit Methoden der Quantenstatistik streng bewiesen werden.
== Energieberechnungen in der Thermodynamik ==
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* ''Bei Lösen von [[Natriumsulfat|Glaubersalz]] in Wasser wird die Lösung kälter als die Umgebung. Der Enthalpieterm ist positiv, jedoch nimmt die Unordnung, d. h. die Entropie, durch die Auflösung zu.''
* ''Beim Schmelzen eines Eisblockes wird Wärme zur Phasenumwandlung von fest zu flüssig benötigt. Die Temperatur des Wassers steigt nicht
* ''Bei der Umwandlung von Kohle und Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid ist die Reaktionsenthalpie positiv. Durch die Reaktionsentropie lässt sich das Gleichgewicht (siehe: [[Boudouard-Gleichgewicht]]) bei hoher Temperatur zum Kohlenmonoxid verschieben.''
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== Vertreter ==
{{Mehrspaltige Liste |breite=16em |anzahl= |abstand= |liste=
* [[Pierre
* [[James Prescott Joule]]
* [[Nicolas Léonard Sadi Carnot]]
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