Thermodynamik

Er gibt das Verhältnis der Volumenzunahme zum ursprünglichen Volumen und zur Temperaturdifferenz an.

∆V = die Volumensveränderung

∆T = die Temperaturveränderung

V_{0 =}  das Volumen bei 0°C (Anfangsvolumen)

Av = Volumenkoeffizienten 

Beantwortung von Fragen über Wärme, Temperatur und Energieumwandlung von Stoffen. 

Festkörper, Flüssigkeiten und Gase ändern unter Temperaturvariation ihr Volumen. 

Die Ausdehnung des Volumens bei Flüssigkeiten wird formelmäßig analog zu den festen Stoffen erfasst.

Der Volumenausdehnungskoeffizient α_ν ist 10 bis 100 mal größer als bei festen Stoffen und er verhält sich nicht linear zur Temperaturänderung, sondern vergrößert sich bei steigender Temperatur.

Bei festen wie flüssigen Stoffen genügt es, den Temperaturunterschied zu kennen, um die Volumenausdehnung zu bestimmen. Die Ausdehnung von Gasen hingegen hängt neben der Temperatur auch vom Druck p ab

Gesetz von Gay-Lussac, sagt aus, dass der Druck idealer Gase bei gleichbleibendem Volumen und gleichbleibender Stoffmenge direkt proportional zur Temperatur ist. Bei einer Erwärmung des Gases erhöht sich also der Druck und bei einer Abkühlung wird er geringer.

• analog zu festen Stoffen 
• Volumenausdehnungskoeffizienten 10 bis 100 mal grösser als bei festen Stoffen 

Zwischen 0 und 4 Grad nimmt das Volumnen bei steigender Temperatur ab und erst ab 4 Grad monoton zu. 

Der Längenausdehnungskoeffizient gibt das Verhältnis der Längenzunahme zur ursprünglichen Länge und zur Temperaturdifferenz eines Werkstoffes an.

Es handelt sich um eine werkstoffabhängige Größe mit der Einheit 1/K

Die Ausdehnung von Gasen hängt neben der Temperatur auch vom Druck p ab.

Wird Gas erwärmt, so hat sich nach dem Gesetz von Gay-Lussac gezeigt, dass sich die sogenannten idealen Gase bei einer Erwärmung um 1 °C um \(1 \over 273.15 K\) ihres ursprünglichen Volumens V0, gemessen bei 0 °C, ausdehnen; unter der Annahme, dass der Druck konstant gehalten werden kann. Der Volumenausdehnungskoeffizient für ideale Gase beträgt .\(1 \over 273.15 K\)

Befinden sich zwei Körper jeweils im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten Körper, dann stehen sie auch untereinander im thermischen Gleichgewicht.

Hierbei stehen Eis, Wasserdampf und Wasser im thermischen Gleichgewicht zueinander.

Die Energie von isolierten Systemen ist konstant  --> beschreibt Energieerhaltung

Die Summe der zugeführten Arbeit in ein System und der abgeführten Wärme aus einem System entspricht der Änderung der inneren Energie des Systems.

Wärmepume : Arbeit wird zugeführt, Wärme wird abgeführt 

Wärmekraftmaschine : Wrme wird zugeführt, Arbeit wird abgeführt

Prinzip von Thomson

Es ist nicht möglich, eine zyklisch arbeitende Wärmekraftmaschine zu bauen, die nur Wärmeenergie aus einem Wärmereservoir entnimmt und diese vollständig in Arbeit umwandelt.

Es ist folglich nicht möglich, eine perfekte Wärmekraftmaschine mit  e = 1 zu konstruieren.

Dreht man die Prozessrichtung der Wärmekraftmaschine um, so erhält man eine Wärmepumpe 

(auch als Kältemaschine bezeichnet)

Der Zweck einer Kältemaschine ist die Kühlung auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur.

Kältemaschinen gleichen Wärmepumpen; bei letzteren wird jedoch die abgegebene Wärme genutzt – beispielsweise zur Wohnraumbeheizung.