10. Thermodynamik

Experimentell fand man:

P⋅V=const wenn Temperatur konstant.

Wobei P :: Druck, V :: Volumen.

Das Modell für ideale Gase:

P⋅V=N⋅k⋅T

Wobei N :: Teilchenanzahl, k:=1.380⋅10^{-23} ÷{J}{K}, T :: Temperatur [K].

Später dann:

P⋅V=n⋅R⋅T

Wobei n :: Molmenge, R:=k⋅N_a, N_a:=6.022⋅10^{23} ÷{1}{mol}.

Arten der Prozesse

Um mit der Gleichung etwas anfangen zu können, sollte eine der Größen konstant gehalten werden.

Isobare Prozesse

Der Druck wird konstant gehalten.

Isochore Prozesse

Das Volumen wird konstant gehalten.

Isotherme Prozesse

Die Temperatur wird konstant gehalten.

Isentropische (Adiabatische) Prozesse

Die Entropie S wird konstant gehalten.

S:=k⋅\ln Ω.

Where Ω :: Anzahl_möglicher_Zustände.

p⋅V^κ=const.

... wobei κ:=÷{f+2}{f}.

... wobei f :: Anzahl_Freiheitsgrade.

Thermische Energie

Die thermische Energie eines Stoffes E_t ist definiert als:

E_t:=m⋅c⋅T Thermische Energie.

Wobei m :: Masse, c :: spezifische_Wärmekapazität, T :: absolute_Temperatur.

Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren Körper.

Brennstoffe und deren Energie:

BrennstoffWärmeenergie [MJ/kg]
Holz15
Braunkohle16
Stadtgas20
Spiritus25
Koks30
Steinkohle32
Erdgas35
Heizöl40
Benzin45
Propangas46

Definitions

A thermostatic system is in contact with its environment.

Depending on the kinds of interactions of the system with the environment, we distinguish:

  • Isolated System: There is no exchange at all. Particle count is conserved. Energy is conserved.
  • Closed System: There is only energy exchange. Particle count is conserved.
  • Open System: There is energy and particle exchange.

Each of these systems usually has a Volume associated with it.

Temperature can only be determined in non-isolated systems (i.e. by contact with the system, duh).

Classifications of State Variables

A state variable that is additive when combining two systems is called extensive variable.

A state variable that is unchanged when combining two systems is called intensive variable.

extensiveintensive
Entropy STemperature T
Volume VPressure p
Particle count NChemical reactibility μ
Potentials

Equilibrium

A system will undergo spontaneous changes until an equilibrium is reached. These changes then are irreversible.

To create a process that is reversible, change very very slowly in order for the system to reach its new equilibrium after each change before the next change is effected.

Process kinds

The following process kinds are important in practise:

  • isothermal: T=const
  • isobaric: p=const
  • isochoral: V=const
  • adiabatic: Q=const
  • isentropic: S=const

Author: Danny (remove the ".nospam" to send)

Last modification on: Wed, 15 Jul 2026 .