zustandsänderungen thermodynamik?

Also isotherm bedeutet der Druck und das Volumen eines Systems ändern sich, aber die Temperatur bleibt konstant, also gleich. Bsp.: langsames Betätigen einer Luftpumpe

Bei der Isobaren Zustandsänderung ändern sich halt Temperatur und Volumen und der Druck bleibt konstant. Bsp.: Erwärmung von Luft in einem Wohnraum

Die isochore Zustandsänderung läuft unter konstantem Volumen und Temperatur und Druck ändern sich. Bsp.: Erwärmung von Gas in einer Gasflasche

Bei der adiabatischen Zustandsänderung ändern sich alle drei Größen, jedoch so schnell, dass keine Wärme vom System an die Umgebung abgegeben wird. Bsp.: Verbrennungsakt im Motor.

Diese Gesetze treten in einem geschlossenen System in Kraft und beziehen sich auch nur (wie alle anderen Gasgesetze der Physik) auf ein ideales Gas.

Die zu den einzelnen Zustandsänderungen dazugehörigen Formeln findest du in jedem Tafelwerk.

In der Thermodynamik ist eine Zustandsänderung, die Überführung eines Systems von einem Zustand in einen anderen Zustand. [1]

Es müssen also zwei Begriffe verstanden werden:

- thermodynamisches System

- thermodynamischer Zustand

Ein thermodynamisches System ist ein genau festgelegtes Ensemble aus Teilchen. Es gibt verschiedene Systems, die oft in der Thermodynamik untersucht werden, siehe [2].

Ein System ist das ideale Gas in einem Kolben. Das ist ein geschlossenes System, ein System in dem die enthaltene Masse konstant ist. Ein offenes System wäre das CO2-Gas einer aufgedrehten Gasflasche.

Wichtig ist, dass immer festgelegt ist, was betrachtet wird. In Büchern werden dann Speziallfälle diskutiert. In der Praxis kann man dann vergleichen, welcher Spezialfall dem aktuellen Problem am nächsten kommt.

Ein thermodynamisches System befindet sich in einem thermodynamischen Zustand [3], wenn alle seine Teile im thermodynamischen Gleichgewicht miteinander sind. (Nicht verwechslen mit dem Gleichgewicht des Systems mit seiner Umgebung oder mit anderen Systemen.)

Beispiel: Als System wird ein Drahtstück aus Kupfer betrachtet. Wird eine Seite des Drahts mit einer Flamme erwärmt, dann ist diese Seite heißer. In dem Moment ist das System nicht in einem thermodynamischen Zustand. Der Draht hat rechts und links eine unterschiedliche Temperatur, das ist kein Gleichgewicht. Für den Draht kann keine einheitliche Temperatur angegeben werden. Das System kann nicht durch einen thermodynamischen Zustand beschrieben werden. Nehme ich die Flamme weg und warte bis der Draht eine gleichmäßige Temperatur hat, dann ist das System wieder in einem thermodynamischen Zustand.

(Soll der Draht mit einem Teil an der Flamme in der Thermodynamik beschrieben werden, dann kann ich ein anderes System wählen: Den Draht "zerlegen" in viele Drahtstücke. Jedes Drahtstück ist ein System. Die vielen Stücke zusammen, der Draht, sind ein gekoppeltes System. Für jedes System kann jetzt eine Temperatur angegeben werden. Für den gesamten Draht, viele Temperaturen.)

Charakteristisch ist, dass ein thermodynamischer Zustand durch einen Satz von thermodynamischen Zustandsgrößen [4] beschreiben werden kann. Zustandsgrößen sind: Temperatur, Druck, Masse. Es sind immer Größen, die das gesamte System beschreiben.

Beispiel: Ein Gas in einem Kolben als System. Das Gas besteht aus vielen Teilchen. Die Positionen der einzelnen Teilchen sind keine Zustandsgrößen, weil eine Positionen nur ein Teil des Systems beschreibt.

Daher kann oft ein thermodynamischer Zustand von einem System in vielen Arten realisiert werden. Bei dem Beispiel gibt es viele Positionen der Gasteilchen, die in dem gleichen Zustand möglich sind. Die Gasteilchen ändern laufend ihre Position, doch der Zustand des Systems kann dennoch gleich bleiben.

Die Zustandsänderung ist der Wechsel zwischen zwei Zuständen. Während des Übergangs ist das System oftmals in keinem thermodynamischen Zustand.

Das Beispiel von oben, der Draht als ein System. "kalt" ist ein Zustand. "warm" ist der andere Zustand. Das erwärmen mit der Flamme an einem Ende des Drahts ist dazwischen, das ist kein Zustand, weil es keine einheitliche Temperatur gibt.

In den Büchern werden verschiedene Spezialfälle von Zustandsänderungen untersucht. Ein Spezialfall ist die isotherme Zustandsänderung. Dabei ist die Temperatur von Anfangszustand und Endzustand gleiche. Verschiedene Spezialfälle sind in [1] aufgelistet.

Es gibt Zustandsänderungen, die kein Spezialfall sind. Oft ist es hilfreich so eine Zustandsänderung in Gedanken in verschiedene Schritte zu zerlegen. Beispiel: Erster Schritt mit konstanter Temperatur, also isotherm. Der zweite Schritt mit konstanter Energie, also adiabatisch. So werden reale Zustandsänderungen in Gedanken einfacher und könenn Schrittweise durchdacht/durchgerechnet werden.

Das besondere in der Thermodynamik ist, dass es oftmals egal ist, wie das System von einem Anfangszustand in den Endzustand gekommen ist. (Zum Beispiel für alle thermodynamischen Potentiale [5]) Daher sind diese Zerlegung der Zustandsänderung brauchbar.