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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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* 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 Teilbereich der Thermodynamik ist die [[Thermochemie]]. Hierbei wird unter anderem die Wärmemenge ermittelt, die bei chemischen Reaktionen umgewandelt wird (Reaktionsenthalpie). Die umgewandelte thermische Energie hängt hier stark von den jeweiligen Stoffen ab.<ref>Herwig Kautz: ''Technische Thermodynamik'', Pearson Studium, München, 2007, S. 18.</ref><ref>Baehr, Kabelac: ''Thermodynamik'', Springer, 15. Auflage, 2012, S. V.</ref> Daneben spielen in der Natur auch eine Reihe stationärer [[Nichtgleichgewichtssystem|Nichtgleichgewichtszustände]] eine wichtige Rolle. Dazu zählen die Transportphänomene, wie Diffusion, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit.
 
Die Thermodynamik gestattet also nur Aussagen über zeitlich unveränderte Zustände eines Systems. Den zeitlichen Ablauf einer Reaktion beschreibt die [[Kinetik (Chemie)|Reaktionskinetik]].<ref>{{Internetquelle |url=http://strey.pc.uni-koeln.de/fileadmin/user_upload/Download/WP-Bachelor/WP-V02-Reaktionskinetik.pdf |titel=Thermodynamik, Kinetik und Transportphänomene Für Chemiker, Biochemiker und Biologen |hrsg=Uni köln |abruf=2023-12-12}}</ref>
 
== Bedeutung ==
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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]]