Grundlagen der Thermodynamik Flashcards
Grundannahmen der Thermodynamik
- große Systeme mit vielen Teilchen
- makroskopische Eigenschaften erhält man durch Mittelung mikroskopischer Eigenschaften
- verschiedene Formen der Mittelung können gleich gesetzt werden
- (Zeitmittel und Scharmittel)
- gleiche a priori Wahrscheinlichkeit
- Alle mikroskopischen Realisierungsöglichkeiten eines makroskopoischen Zustandes sind gleich wahrscheinlich
- Molekulares Chaos: Orte und Geschwindigkeiten von Teilchen sind nicht korreliert
Arten der Temperaturmessung
- Fixpunkt als Referenz benötigt
- absoluter Nullpunkt -273,15 °C
- Gefrieren von Wasser 0°C
- Messung über
- Längenaudehnung
- Volumenänderung
- Bimetall
- Kontaktspannung (Thermoelement)
Wie lautet das Gesetz von Boyle-Mariotte?
- Zusammenhang zwischen Volumen und Druck
- T = const.
- V un p sind umgekehrt proportional zueinander
- p * V = const
- p1 V1 = p1 V1
Temperatur und thermodynamisches Gleichgewicht
- Wenn zwei Körper, die miteinander in Kontakt sind und sich thermodynamisch im Gleichgewicht befinden, haben sie die gleiche Temperatur
- Temperatur ist unabhängig von der Masse
- Intensive Größe
- Wärmemenge (Extensive Größe) anhängig von Stoffmenge
Umrechnung von K und °C
K = 273,15 + °C
Wie sieht das Diagram der isothermen aus?
Wie lautet das Gesetz von Gay-Lussac?
- Zusammenhang zwischen Temperatur und Volumen
- p = const.
- T und V sind proportional zueinander
Wie sieht das Diagram der isobaren aus?
Wie lautet der Zusammenhang zwichen Druck und Volumen
(Gesetz von Amonton)
- T = const.
Wie lautet die ideale Gasgleichung?
Wie werden isobare, isochore und isotherme im pV-Diagram dargestellt?
Welche alternative Schreibweisen der Zustandsgleichung gibt es?
- Stoffmenge n wird durch N/NA ersetzt
- daraus ergibt sich neue Konstante (Boltzmann k)
- dadurch Anzahl Moleküle N in Gleichung
Was verändert sich bei der Betrachtung realer Gase?
- Wechselwirkung von Molekülen und Eigenvolumen des Gases muss berücksichtigt werden
- Erweiterung der Parameter V und p
- vom verfügbaren Volumen wird Eigenvolum des Gases abgezogen V - n * b (b = V der Moleküle pro mol)
- Druck auf Wand wird geringer durch Anziehung der Moleküle, welche “Energie aus dem Stoß gegen die Wand nehmen” p (gemessen) + a (n2/V2)
Wie lautet die Zustandsgleichung realer Gase
- Van der Waalsche Zustandsgleichung
Wie sieht das pV-Diagram realer Gase aus?
- bei sehr hohen T ähnlich dem Idealer Gase
- bei geringeren T Wendepunkt in der Kurve
- ergibt sich aus rechnerischen Kurvenverlauf
- experimentell waagerechte Gerade wegen Phasenwechsel
- Gas geht in flüssige Phase über, dabei gibt es keine Veränderung im Druck
- sobald nur noch Flüssigkeit, rapider Druckanstieg, da nicht kompressibel
- über PK (kritischer Punkt) keine Verflüssigung
Was geben Phasendiagramme an?
- bei welchem Druck und welcher Temperatur ein Stoff flüssig, fest oder gasförmig ist
- Schmelzkurve, Verdampfungskurve und Sublimationskurve im Diagramm
- Triplepunkt gibt die Existenz aller 3 Zustände an
Wie lautet die kinetische Definition der Temperatur?
- mittlere kinetische Energie der Teilchen ist proportional zur Temperatur
- ideale Gase die als punktförmig angenommen werden haben nur 3 Freiheitsgrade (Bewegung in x,y,z - Richtung)
- reale Gase haben mehr Freiheitsgrae (Rotation z.B.)
Wie wird die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle ermittelt?
Was sagt die Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung aus?
- Gleichung aus 3 Teilen zusammengesetzt
- Faktor damit alle Geschwindigkeitsanteile 1 ergeben
- v2 quadratischer Anteil
* bei v = 0 ist der gesamte Term 0
* Anteil von Molekülen mit geringer Geschwindigkeit ist klein
- v2 quadratischer Anteil
- exponentieller Teil
- mit -v2 im Exponenten ist der Anteil von Molekülen mit hoher Geschwindigkeit gering
- M/RT im Exponent
- steigende Molmasse M sorgt dafür, dass der Exponent kleiner wird, diese Teilchen bewegen sich langsamer
- steigende T sorgt dafür, dass der Exponent größer wird, mehr Teilchen bewegen sich also schneller
