Thermodynamik
...
...
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 21 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Physique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 09.10.2021 / 31.01.2022 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/20211009_thermodynamik
|
| Intégrer |
<iframe src="https://card2brain.ch/box/20211009_thermodynamik/embed" width="780" height="150" scrolling="no" frameborder="0"></iframe>
|
Längenausdehnungskoeffizient
Dieser gibt das Verhältnis der Längenzunahme zur ursprünglichen Länge und zur Temperaturdifferenz an.
Ein Stahlstab mit einer Länge von l0 = 1.000 mm bei 0 °C erreicht eine Länge von lϑ=1.000, 12 mm bei einer Erwärmung um ∆T = 10 °C = 10 K
Wie gross ist der Längenausdehnungskoeffizient?
Volumenausdehnungskoeffizient
Er gibt das Verhältnis der Volumenzunahme zum ursprünglichen Volumen und zur Temperaturdifferenz an.
∆V = die Volumensveränderung
∆T = die Temperaturveränderung
V0 = das Volumen bei 0°C (Anfangsvolumen)
Av = Volumenkoeffizienten
Was ist die Thermodynamik?
Beantwortung von Fragen über Wärme, Temperatur und Energieumwandlung von Stoffen.
Festkörper, Flüssigkeiten und Gase ändern unter Temperaturvariation ihr Volumen.
Wie verhält sich der Volumenausdehnungskoeffizienten bei flüssigen Stoffen?
Die Ausdehnung des Volumens bei Flüssigkeiten wird formelmäßig analog zu den festen Stoffen erfasst.
Der Volumenausdehnungskoeffizient αν ist 10 bis 100 mal größer als bei festen Stoffen und er verhält sich nicht linear zur Temperaturänderung, sondern vergrößert sich bei steigender Temperatur.
Auf welche Konstante muss bei Gasen zusätzlich geachtet werden? (Volumenausdehungskoeffizienten)
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:
Gesetz Gay-Lussac
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.
Wie lässt sich die Längenausdehnung berechnen?
Volumenänderungen von Flüssigkeiten
- analog zu festen Stoffen
- Volumenausdehnungskoeffizienten 10 bis 100 mal grösser als bei festen Stoffen
Volumenänderung von Wasser
Zwischen 0 und 4 Grad nimmt das Volumnen bei steigender Temperatur ab und erst ab 4 Grad monoton zu.
Was versteht man unter dem Längenausdehnungskoeffizienten eines Festkörpers? Welche Einheit hat dieser?
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
Wovon hängt die Ausdehnung von Gasen ab? Welches Gesetz beschreibt diesen Vorgang? Erläutern Sie dieses Gesetz. Wie lautet der Volumenausdehnungskoeffizient von idealen Gasen?
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 .\(1 \over 273.15 K\)
Nullter Hauptsatz der Thermodynamik
Befinden sich zwei Körper jeweils im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten Körper, dann stehen sie auch untereinander im thermischen Gleichgewicht.
Tripelpunkt des Wassers
Hierbei stehen Eis, Wasserdampf und Wasser im thermischen Gleichgewicht zueinander.
1 Hauptsatz der Thermodynamik
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.
Offene, Geschlossene, Isolierte -Systeme
Erster Hauptsatz der Thermodynamik (Maschinen)
Wärmepume : Arbeit wird zugeführt, Wärme wird abgeführt
Wärmekraftmaschine : Wrme wird zugeführt, Arbeit wird abgeführt
Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
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.
Kältemaschine
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.
