1 und 2 gesetz der thermodynamik

Sie hat ihren Ursprung im Studium der Dampfmaschinen und ging der Frage nach, wie man Wärme in mechanische Arbeit umwandeln kann. Als Begründer gilt der französische Physiker Sadi Carnot , der seine wegweisende Arbeit schrieb. Eine zentrale Bedeutung haben die Hauptsätze der Thermodynamik, die eine ähnliche Stellung einnehmen wie die Newtonschen Axiome in der klassischen Mechanik oder die Maxwell-Gleichungen in der Elektrodynamik. In der Thermodynamik gibt es zwei verschiedene Herangehensweisen, die sich darin unterscheiden, ob Stoffe als Kontinuum betrachtet werden, die sich beliebig teilen lassen, oder ob sie als Ansammlung von Teilchen wie Atomen oder Molekülen gesehen werden: [4] [5] [6]. 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 thermodynamische Kreisprozesse , die in der Technik häufig vorkommen. Andererseits macht die Thermodynamik Aussagen über die verschiedenen Aggregatzustände von Stoffen und deren Wechsel Schmelzen, Sieden, Verdampfen ….

1. Grundlagen der Thermodynamik: Erklärung des 1. und 2. Hauptsatzes

Für den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik haben sich viele unterschiedliche, teils äquivalente Formulierungen etabliert:. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik in der Formulierung von Clausius lautet:. Einfacher ausgedrückt: Wärme kann nicht von selbst von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen. Für den Prozess der Wärmeübertragung gibt es eine Vorzugsrichtung. Diese Aussage scheint zunächst überflüssig zu sein, denn sie entspricht der alltäglichen Erfahrung. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik in der Formulierung von Kelvin und Planck lautet:. Dem Ersten Hauptsatz der Thermodynamik würde die Annahme nicht widersprechen, dass es möglich sei, einer — wie immer auch gearteten — Kraftmaschine einen stetigen Wärmestrom zuzuführen, den diese vollständig als mechanische oder elektrische Leistung abgibt. Eine solche Maschine wird als Perpetuum mobile zweiter Art bezeichnet. Eine entsprechende Formulierung des zweiten Hauptsatzes lautet:. Ein Perpetuum mobile zweiter Art ist unmöglich.

2. Die Bedeutung des 1. und 2. Hauptsatzes der Thermodynamik in der modernen Physik

Mit einem my. Die Thermodynamik , auch als Wärmelehre bezeichnet, ist ein Teilgebiet der klassischen Physik. Sie entstand im Verlauf des Sie ist die Lehre der Energie, ihrer Erscheinungsform und Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sie erweist sich als vielseitig anwendbar in der Chemie , Biologie und Technik. Mit ihrer Hilfe kann man zum Beispiel erklären, warum bestimmte chemische Reaktionen spontan ablaufen und andere nicht. Die Thermodynamik kann auf vier Hauptsätzen aufgebaut werden. Diese sind in ihrer ursprünglichen Formulierung - entsprechend ihrer Entstehung auf empirischen Beobachtungen beruhend - reine Erfahrungssätze. Ihre heutige mathematische Struktur erhielt die Thermodynamik durch die Arbeiten von Josiah Willard Gibbs , der als Erster die Bedeutung der Fundamentalgleichung erkannt und ihre Eigenschaften formuliert hat. Im Jahre wurde von den Physikern Elliott Lieb und Jakob Yngvason eine neue Systematik vorgestellt, bei der die Definition der Entropie auf dem Konzept der adiabatischen Erreichbarkeit beruht und auf einer streng mathematischen Basis in Form von 15 Axiomen steht.

3. Energieumwandlung und Entropie: Das Verständnis von 1. und 2. Hauptsatz

Bei geschlossenen Systemen gilt dies dann, wenn man die Umgebung des Systems in die Betrachtung einbezieht, was dann wieder insgesamt einem isoliertem System entsprechen würde. Erklärung der einzelnen Komponenten: 1. Die innere Energie U: Die innere Energie ist eine Energieform, die von den kleinsten Teilchen eines Stoffes, den Atomen bzw. Dies geschieht in Form von Bewegungs-, Rotations- und Schwingungsenergie. Die innere Energie U ist eine Zustandsgleichung , sie hängt nur von ihrem momentanen Zustand ab, nicht aber vom Weg auf dem er erreicht wurde. Die Wärme Q: Es wurde lange nicht genau zwischen den beiden Begriffen Wärme und Temperatur unterschieden. In früheren Jahrhunderten wurde für beides der Begriff calor verwendet. Ein System kann bei Zufuhr von Arbeit genauso verändert werden, wie bei Zufuhr von Wärme. Rührt man z. Wasser, so erwärmt es sich. Das macht es auch, wenn es mit einem wärmeren Körper in Kontakt gebracht wird. Er zeigte u. Auch der Arzt Robert Mayer und der Brauer James Prescott Joule haben von in dieser Richtung zahlreiche Versuche unternommen.