Thermodynamik 12 Flashcards
Was ist die Phänomenale Betrachtungsweise?
-Beschreibung von Sachverhalten mit messbaren Größen
(Volumenänderung eines Gases, Temperatur und Druck)
-Es werden Zustands- und Prozessgrößen verwendet
Was sind Zustandsgrößen der Thermodynamik?
Temperatur, Volumen, Druck, innere Energie und Entropie
Was sind Prozessgrößen in der Thermodynamik?
Aufgenommene/abgegebene Wärme
Am/vom System verrichtete Arbeit
Was wird durch Prozessgrössen in einem Thermodynamischen System verursacht, und wodurch?
Es wird der Zustand eines thermodynamischen Systems über Austauschvorgänge mit der Umgebung verändert
Wovon geht die kinetisch-statische Betrachtungsweise der Thermodynamik aus?
Davon dass ein Stoff aus Atomen und Molekülen aufgebaut ist
Wodurch erfolgt die Beschreibung von thermodynamischen Systemen durch die kinetisch statische Betrachtungsweise?
Messung von Teilchenanzahl
Geschwindigkeit der Teilchen
Kinetische Energie der Teilchen
Räumliche Verteilung der Teilchen
Was passiert im Teilchenmodell beim zuführen von Wärme an einem Körper?
Die Teilchen aus denen der Körper besteht bewegen sich stärker
Teilchenmodell schmelzen
Die Binduing zwischen den Teilchen lösen sich und der Stoff wird flüssig
Teilchenmodell verdampfen
Teilchen werden völlig frei und ein Gas entsteht
Wie sind Druck und Temperatur im Teilchenmodell einzuordnen?
Sie sind STATISCHE GRÖßEN die nur für eine große Anzahl Teilchen relevant sind
Einzelnen Teilchen kann man weder Druck noch Temperatur zuordnen
Definition ideales Gas
-Teilchen eines Gases werden als Massepunkt betrachtet, kein Eigenvolumen
-Teilchen haben untereinander (bzw. Mit Gefäßwand) nur IDEALE ELASTISCHE WECHSELWIRKUNGEN
Was passiert wenn man in einem thermodynamischen System eine Zustandsgröße ändert?
Nach einer Zeit stellt sich wieder ein Gleichgewichtszustand ein
Abgeschlossenes/isoliertes System
Keinerlei Wechselwirkungen
Weder Materie noch Energie
(Thermosflasche)
Geschlossenes System
Energieaustausch möglich, kein Materieaustausch
Offenes System
Energie und Materieaustausch
Ottomotor, Kühlturm
Adibiatisches System
Austausch von Arbeit, kein Wärmeaustausch
Sehr schnell bewegendes System
WArum ist Temperatur eine Zustandsgröße?
Sie hängt von dem momentanen Zustand eines Körpers ab und nicht von dem Weg auf dem dieser Zustand erreicht wurde
Wofür ist die Temperatur ein Maß?
Die Bewegungsenergie der Teilchen eines Körpers und ist eng mit der inneren Energie verbunden
Welche Temperaturskalen haben wir gelernt?
Fahrenheit
Celsius
Kelvin
Wodurch wurde die Kelvinskala berechnet? Was ist ihr absoluter Nullpunkt?
Der absolute Punkt ist der Punkt an dem keine molekulare Bewegung mehr stattfindet
-273,15 Grad celsius
Was besagt das Gay Lussac Gesetz?
Der Quotient aus Volumen und Temperatur bei einer isobaren Zustandsänderung ist stets konstant
Warum wurde der absolute Nullpunkt so ausgewählt?
Ein negatives Volumen ist physikalisch nicht sinnvoll, also muss es für die Temperatur eine untere Grenze geben die nicht überschritten werden kann
Wie kann man Temperaturen messen?
-Volumenänderung einer Flüssigkeit (flüssigthermometer)
-Längenänderung eines Metalles (Bimetallthermometer)
-Zusammenhang zwischen Dampfdruck einer Flüssigkeit und der absoluten Temperatur (Dampfdrucklthermometer)
-Änderung des elektrischen Widerstands (Digitalth.)
-Schwerkraft und temperaturabhängige Dichte einer Flüssigkeit (galileoth.)
-Eölektromagnetische Abstrahlung eines temperierten Körpers (Infrarotth.)
Worüber kann uns die Temperatur keinen Aufschluss geben?
Über die gespeicherte Energie in einem System
Woraus setzt sich die innere Energie eines IDEALEN GASES zusammen?
Der Summe der kinetischen Energie aller seiner Teilchen = thermischen Energie
Warum reicht es meistens ledeglich die Änderung der inneren Energie zu erfassen?
Der absolute Wert der inneren Energie lässt sich schwer bestimmen und ist meist nicht notwendig
Was für eine Art Größe ist Wärme (Q)?
Eine Prozessgröße
Definiere die Prozessgröße „Wärme“
Die Energie (J) die zwischen zwei Systemen aufgrund von Temperaturunterschieden übertragen wird
(Die Bewegung von Atomen/Molekülen-> umso höher die innere Energie eines Körpers, desto wärmer ist er)
Wie fließt die Wärme?
Vom Ort hoher Temperatur zum Ort tiefer
Worüber kann Wärmetransport geschehen?
Wärmeleitung
Wärmestrahlung
Konvektion
Was beschreibt die spezifische Wärmekapazität?
Die Fähigkeit eines Körpers, Wärme zu speichern
Was gibt die spezifische Wärmekapazität an?
Die Wärmeenergie die nötig ist um 1kg eines stoffes um 1K/ 1 Grad Celsius zu erwärmen
Wie hat die Wärmekapazität des Wassers Einfluss auf das Klima?
-Milde Winter in der Nähe von Meeren
-Seewind sorgt für Abkühlung
Wie lautet die Grundgleichung der Wärmelehre?
Q = cmdelta T
Wofür steht das Q in der Wärmelehre?
Wärme (in J)
Wofür steht das c in der Wärmelehre?
Die spezifische Wärmekapazität (in J/g*K)
Wofür steht das delta T in der Wärmelehre?
Temperaturunterschied (in Kelvin)
Was ändert sich gleichzeitig wenn die Temperatur eines Körpers steigt?
Seine innere Energie
Was ändert sich beim Schmelzen eines Stoffes?
NICHT die Temperatur! Die Energie wird verbraucht um den Teilchenbund aufzulösen
-> potenzielle Energie erhöht sichm nicht die kinetische
Beschreibe die Phasenübergänge von Wasser in einem Wärme-Temperatur-Diagramm
A) feste Phase: Ekin steigt
B) schmelzen: Epot steigt bzw. SCHMELZENERGIE
C) flüssig: Ekin steigt
D) verdampfen: Epot steigtbzw. VERDAMPFUNGSENERGIE
E) gasförmig: Ekin steigt
Welches Muster lässt sich in einem Wärme Temperatur Diagramm erkennen? Bei Phasenübergängen
Die Temperatur steigt nur, wenn sich Wasser in einem Aggregatszustand befindet
Wenn sich der Stoff „wandelt“ -> hier Bindungen getrennt werden, wird potenzielle Energie benötigt und die Temperatur (Ekin) stagniert
Warum spürt man bei Föhnen erst spät die Hitze an der Kopfhaut?
Damit das Haar trocknet muss das Wasser verdampfen -> dafür wird Energie benötigt, die auch der Kopfhaut entzogen wird
Wie verhalten sich Temperaturausgleiche in einem geschlossenen System?
Die abgegebene Wärme ist gleich der aufgenommenen Wärme!
Qab=Qzu
Wie nennt man die Formel zum errechnen der Mischtemperatur?
Richmannsche Mischregel
Stelle die Rischmannsche Mischregel auf
Unterschied von Wärme und Temperatur und ihre Einheiten
Wärme Q ist eine Prozessgröße und ist die Energie (Einheit in J), die zwischen zwei Systemen aufgrund von Teperaturunterschieden übertragen wird
Temperatur ist eine Zustandsgröße (Einheit Celius/Kelvin) und ein Maß für die Bewegungsenergie der Teilchen
Gib die Formel und Einheiten der spezifischen Wärmekapazität an und beschreibe was diese besagt
Wärmekapazität c=Q/m*deltadings
Beschreibt die Speicherung der Energie, die für jeden Körper unterschiedlich ist
Nenne jeweils ein Beispiel für einen Stoff mit großer bzw kleiner Wärmekapazität
Wasser : groß
Eisen: klein
Interpretiere dieses Diagramm
Das Diagramm zeigt, dass deltadings und Q DIREKT PROPORTIONAL zueinander sind
Q/deltading Diagramm -> entnehmen der benötigten Energie zum Erwärmen um 1K eines Gramms
- Entnehme dem Diagramm zwei Werte z.B. für 5K 10kJ
2.Q=10kJ/ 1000*5
1000 steht hierbei für die Masse 1000g (Beispiel)
->Q ist 2J
Woher weiss ich um welchen Stoff es sich handelt nachdem ich die benötigte Energie zum erwärmen berechnet habe?
Ich vergleiche mit der Energie Tabelle
Berechne die Mischtemperatur
ZB. 2. 14 Grad 3l 80 Grad
Mischtemperatur=1/5(214+380)
1/5 aufgrund 5 Liter
Gedankenversuch Kerze unter zwei verschiedenen Becken
Die kleine Wassermenge wird eine höhere temperatur haben als die große
Die Zunahme der inneren Energie ist jedoch gleich (Wärmeübertragunhg)
Mischen zweier Flüssigkeiten: Die Teilchen von A und B sind gleich groß
Unentscheidbar
Mischen zweier Flüssigkeiten: Bei höherer Temperatur bewegen sich die Teilchen schneller und die Flüssigkeiten durchmischen sich leichter
Richtig
Mischen zweier Flüssigkeiten: Die Teilchen von A bewegen sich gezielt in Richtung der Flüssigkeit B
Falsch die brownsche Bewegung läuft ungeordnet
Mischen zweier Flüssigkeiten: Die Teilchen von A und B sind unterschiedlich schwer
Unentscheidbar
Intepretiere diesen Graph
Der Graph steigt zunächst steiler an und wird dann flacher.-> der Betrag der spezifischen Wärmekapazität im steileren Bereich kleiner ist als im flacheren Bereich
Schokolade ist aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt → Die verschiedenartigen Teilchen (Massen) verändern bei gleichbleibender Wärmezufuhr nicht in gleicher Weise ihre kinetische Energie
nahe am Erstarrungspunkt wäre es möglich, dass ein Teil der Schokolade an kühleren Bereichen fest wird und somit die mittleren Geschwindigkeit der Teilchen abnimmt
Bestimme die spezifische Wärmekapazität zwischen zwei Zeitpunkten wenn P gegeben
Ansatz: P=Q/delta t
Wie verhält sich die abgegebene Wärme beim abkühlen je nach Wärmekapazität?
Umso höher die Wärmekapazität, desto mehr Energie in Form von Wärme gibt der Stoff an seine Umgebung ab
Spezifische Wärmekapazität Kühlflüssigkeikt in Ottomotoren
Hoch, da sie möglichst viel Wärme aufnehmen muss ohne dabei heiss zu werden
Spezifische Wärmekapazität Isoliergefäß
Kleine Wärmekapazität damit die Flüssigkeit wenig Energie an das Gefäß abgibt
Spezifische Wärmekapazität Nachtspeicheröfen
Hohe Kapazität, da Wärme gespeichert werden soll
Berechne die Menge an Schlägen um die Temperatur zu erhöhen
Geg.: m(Hammer)=1400g m(Eisen)=150g Temperaturdings(Glühen)=500 Grad Temperaturdings(Raum)=20 Grad Wärmekapazität(Eisen)=0,46J/g°C
Ansatz:
Ekin,gesamt=deltaE(therm)
Ekin,ges=Q
Berechnung
Energie für einen Hammerschlag: Ekin,Ha=1/2mv2
Energie fürs Glühen: Q=m(Fe)c(Fe)delta temp
Einsetzen
Q=0,8nEkin,Ha
N=65 -> 65 schläge
