Leitfaden zur Thermodynamik: Grundlagen und Hauptsätze
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Leitfaden für die physikalische Untersuchung
Studium der Thermodynamik
Die Thermodynamik ist ein Teilgebiet der Physik und Chemie, das die Auswirkungen von Veränderungen makroskopischer Zustandsgrößen in Systemen untersucht. Gewöhnlich werden Veränderungen von Temperatur, Druck und Volumen analysiert, während auch Variationen anderer Größen wie Masse, Dichte oder Widerstand berücksichtigt werden.
Was sind Wärme und Temperatur?
Wärme ist die Übertragung von thermischer Energie von einem System auf ein anderes mit einer niedrigeren Temperatur.
Temperatur ist eine physikalische Eigenschaft, die den Grad der Umgebungswärme oder die Höhe der Körperwärme beschreibt.
Definition der Celsius-Skala und Kelvin-Skala
Die Kelvin-Skala beginnt am absoluten Nullpunkt (0 K oder -273,15 °C). Sie ist einer der wichtigsten Parameter in der Thermodynamik und wird dort ausgiebig genutzt.
Erläuterung des Bohrschen Atommodells
In diesem Modell kreisen Elektronen auf Kreisbahnen um den Atomkern. Sie besetzen dabei die niedrigstmögliche Energie-Umlaufbahn oder diejenige, die dem Kern am nächsten liegt.
Molekulare Erklärung der Wärmeabgabe
Molekular erklärt: Was passiert mit Atomen, die Wärme abgeben? Dies geschieht durch die Bereitstellung von „heißen“ Elektronen aus der Umlaufbahn.
Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik
Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik besagt: Wenn zwei Körper (A und B) mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt gebracht werden, erreichen sie nach einer gewissen Zeit t ein thermisches Gleichgewicht, das heißt, sie nehmen beide die gleiche Temperatur an.
Beispiele für die Gültigkeit dieses Gesetzes
- Thermische Angleichung zweier Flüssigkeiten beim Mischen.
- Ein Thermometer, das die Temperatur eines Stoffes annimmt.
Wärmeausdehnung und Kontraktion
Warum treten Ereignisse wie Kontraktion und Wärmeausdehnung auf? Dies geschieht aufgrund des Austauschs von Körpertemperaturen in der Umgebung.
Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik
Die Materie kann weder erschaffen noch zerstört, sondern nur umgewandelt werden.
Zusammenhang mit dem Ursprung des Universums
Wie erklären der Nullte und der Erste Hauptsatz, dass das Universum einen Ursprung hat? Denn für eine Reaktion wird eine Komponente A benötigt und es gibt zwei Beiträge (B).
Was ist ein ideales Gas?
Als perfektes oder ideales Gas bezeichnet man ein Gas, das unter allen Umständen exakt den Gesetzen von Boyle-Mariotte, Gay-Lussac und Charles folgt.
Parameter zur Beschreibung von Systemen
Was sind die Parameter, die dazu dienen, alle Zustände zu beschreiben?