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Ein Unterschied zwischen Volumen und Temperatur<\/h2>\n
In der Thermodynamik werden \u00fcblicherweise Prozesse betrachtet, in denen Energie irgendetwas ver\u00e4ndert. Es hei\u00dft ja schon Thermo-Dynamik (von griechisch „therm\u00f3s“ warm und „dynamis“ Kraft). Hierf\u00fcr definieren wir zuerst drei Arten von Systemen, in dem wir Ver\u00e4nderungen beobachten.<\/p>\n
- \n
- Offenes System:<\/strong> Ein System, das Energie und Materie mit seiner Umgebung austauschen kann, z.B. ein offener Kochtopf<\/li>\n
- Geschlossenes System:<\/strong> Ein System, das Energie mit seiner Umgebung austauschen kann, z.B. ein perfekt dichter Stahlbeh\u00e4lter<\/li>\n
- Abgeschlossenes System:<\/strong> Ein System, das weder Energie noch Materie mit seiner Umgebung tauschen kann. Solche Systeme gibt es nur theoretisch, da in technischen Anwendungen ein W\u00e4rmestrom in oder aus dem System nie ganz verhindert werden kann. Bei einem abgeschlossenen System reicht es aber vorerst, sich eine perfekt dichte und isolierte Thermoskanne vorzustellen.<\/li>\n<\/ul>\n
![\"Zustandsgr\u00f6\u00dfen](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/06\/Systeme-300x140.png\")
<\/p>\nIn thermodynamischen Systemen befindet sich Materie, deren Zustand wir beschreiben wollen. Daf\u00fcr nutzen wir konsequenterweise sogenannte Zustandsgr\u00f6\u00dfen. Wir definieren zun\u00e4chst einige thermodynamische Zustandsgr\u00f6\u00dfen, die wir sp\u00e4ter um weitere Zustandsgr\u00f6\u00dfen erg\u00e4nzen werden:<\/p>\n
\n- \n
- Druck<\/strong> (Formelzeichen $p$ von engl. Pressure)<\/li>\n
- Temperatur<\/strong> (Formelzeichen $T$)<\/li>\n
- Volumen<\/strong> (Formelzeichen $V$)<\/li>\n
- Masse<\/strong> (Formelzeichen $m$)<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n
Diese Zustandsgr\u00f6\u00dfen werden in sehr unterschiedlichen Einheiten skaliert, je nachdem, wo auf der Welt wir uns befinden. Diese Einheiten sind historisch gewachsen, f\u00fcr uns Europ\u00e4er aber oft nicht intuitiv. In Bar haben wir ein Gef\u00fchl f\u00fcr unseren Reifendruck, in Torr oder Psi aber eher nicht. Wir schauen uns die unterschiedlichen Einheiten im n\u00e4chsten Abschnitt an und erweitern nun zun\u00e4chst die Grundlagen.<\/p>\n
Intensive und extensive Zustandsgr\u00f6\u00dfen<\/h3>\n
Wir haben vor uns ein System der Masse $m$ , dem Druck $p$, der Temperatur $T$ und dem Volumen $V$. Was passiert mit diesen Zustandsgr\u00f6\u00dfen, wenn wir das System in der Mitte teilen? Einige Gr\u00f6\u00dfen bleiben unver\u00e4ndert, wie der Druck oder die Temperatur. Solche Zustandsgr\u00f6\u00dfen werden als intensiv bezeichnet. Zustandsgr\u00f6\u00dfen wie Masse und Volumen, die sich bei einer Teilung des Systems \u00e4ndern, werden als extensiv bezeichnet.<\/p>\n
\n- \n
- Intensiv<\/strong>: unabh\u00e4ngig von einer Systemteilung, wie Druck und Temperatur<\/li>\n
- Extensiv<\/strong>: abh\u00e4ngig von einer Systemteilung, wie Masse und Volumen<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n
Spezifische Zustandsgr\u00f6\u00dfen<\/h3>\n
Um die extensiven Zustandsgr\u00f6\u00dfen unterschiedlicher Systeme zu vergleichen, k\u00f6nnen diese auf die Systemmasse bezogen werden. Wir k\u00f6nnen das sogenannte spezifische\u00a0Volumen als Kehrwert der Dichte $ \\rho = \\frac{m}{V} \\ \\left[\\frac{\\text{kg}}{\\text{m}^3}\\right]$ definieren:<\/p>\n
Spezifisches Volumen: $v= \\frac{1}{\\rho} = \\frac{V}{m} \\left[\\frac{\\text{m}^3}{\\text{kg}} \\right]$<\/p>\n
Wir haben Thermodynamik als Energielehre eingef\u00fchrt. Es ist deshalb konsequent, an dieser Stelle auch Energie zu betrachten. Ein Ma\u00df f\u00fcr die in einem geschlossenen System enthaltene Energie ist die innere Energie $U$, die in Joule gemessen wird. Die innere Energie ist eine extensive Zustandsgr\u00f6\u00dfe, die wir spezifisch definieren k\u00f6nnen.<\/p>\n
Spezifische innere Energie: $ u=\\frac{U}{m} \\left[\\frac{\\text{J}}{\\text{kg}} \\right]$<\/p>\n
Spezifische Zustandsgr\u00f6\u00dfen werden im Gegensatz zu nicht spezifischen Zustandsgr\u00f6\u00dfen in Kleinbuchstaben dargestellt.<\/p>\n
- Extensiv<\/strong>: abh\u00e4ngig von einer Systemteilung, wie Masse und Volumen<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n
- Temperatur<\/strong> (Formelzeichen $T$)<\/li>\n
- Geschlossenes System:<\/strong> Ein System, das Energie mit seiner Umgebung austauschen kann, z.B. ein perfekt dichter Stahlbeh\u00e4lter<\/li>\n