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„Thermodynamik“ – Versionsunterschied – Wikipedia
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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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Um Systeme und Eigenschaften kurz und präzise zu beschreiben, werden in der Thermodynamik immer wieder bestimmte Begriffe und Vereinbarungen verwendet:
* Die ''Thermodynamik'' befasst sich vor allem mit der [[Entropie]] und der [[Thermische Energie|thermischen Energie]] (Wärmeenergie), die in jedem System enthalten sind. Bei einem isolierten System ist die [[Temperatur]] ein Maß für die enthaltene Wärmeenergie.
* [[Energie]] wird in der Thermodynamik als Summe zweier Anteile, nämlich [[Exergie]] und [[Anergie]] verstanden, wobei jeder Anteil 0 sein kann. Die Exergie ist die hochwertigste form der Energie diese kann ohne wahlweise in verschiedeneandere Energieformen (technische Arbeit) umgewandelt werden, beispielsweise einealso Arbeit leisten und ohne großen Aufwand auchoder in WärmeAnergie gewandeltumgewandelt werden. Die Annergie ist komplett nutzlos und praktisch unbegrenzt verfügbar. Mit der thermische Energie aus der luft (Umgebungstemperatur) lässt sich mithilfe von Exergie zwar eine größere Wärmemenge gewinnen als die dafür benötigte[[Technische Arbeit.Dies wird beim Betrieben einer [[Wärmepumpe]] genutzt.ist immer Jedochreine wirdExergie die aus der Wärmepumpen gewonne Wärmeenergie niemals ausreichen umund damit wiederum einen anderen Motor anzutreiben, welches daraus eine noch größer Arbeit leistet als zuvor zum betreiben der Wärmepumpe verwendet wurdeentropiefrei. DiesAnergie wärekann einnicht [[Perpetuummehr mobile|Perpetuumin Mobile]]andere derEnergieformen zweitenumgewandelt Artwerden.
* [[Technische Arbeit]] ist immer reine Exergie und damit entropiefrei. Anergie kann nicht ohne Arbeit in eine andere Energieformen umgewandelt werden.
* Die ''Umgebung'' oder der ''Umgebungszustand'' dient als Bezug für die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu leisten. Systeme, die nicht mit der Umgebung im thermodynamischen Gleichgewicht stehen, besitzen noch Exergie, während die Energie der Umgebung reine Anergie ist.
* Eine [[Zustandsgröße]] beschreibt eine Eigenschaft des [[Thermodynamisches System|Systems]].
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Die genannten Aussagen können mit Methoden der Quantenstatistik streng bewiesen werden.
 
Im Rahmen der klassischen Thermodynamik lässt sich das Verhalten der Entropie am absoluten Nullpunkt ebenfalls aus folgender alternativer Formulierung des Dritten Hauptsatzes herleiten:
 
: '''Wenn die Zusammensetzung zweier thermodynamischer Systeme ein isoliertes System darstellt, dann ist jeglicher Energieaustausch in jedweder Form zwischen den beiden Systemen beschränkt.'''<ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.aop.2016.07.031 |title=Bounded energy exchange as an alternative to the third law of thermodynamics |year=2016 |last1=Heidrich |first1=M. |journal=Annals of Physics |volume=373 |pages=665–681|bibcode=2016AnPhy.373..665H|url=https://zenodo.org/record/999547}}</ref>
 
== Energieberechnungen in der Thermodynamik ==
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== Vertreter ==
{{Mehrspaltige Liste |breite=16em |anzahl= |abstand= |liste=
* [[Pierre PrévostPrevost]] ([[PrévostscherPrevostscher Satz]])
* [[James Prescott Joule]]
* [[Nicolas Léonard Sadi Carnot]]