2.1 Energie

Bedeutende Entdeckungen:

• maximaler Wirkungsgrad der W„rmekraftmaschine: N.L.S. Carnot 1824
• Energieerhaltung (= 1. Hauptsatz): R. Mayer 1845
• mechanisches W„rmeequivalent, Joulsche W„rme, Joule-Thompson-Effekt: J. P. Joule 1843

innere Energie U: Bez�glich eines (willk�rlich) gew„hlten Nullpunktes¹ gemessene Energie eines Systems. extensiver Parameter Die innere Energie wird gemessen, in dem man ein adiabatisch geschlossenes System von einem Gleichgewichtszustand unter Arbeitsleistung in einen anderen šberf�hrt und den Betrag der gleisteten Arbeit bestimmt. Dieser ist gleich der Differenz der inneren Energie im Anfangs- und Endzustand.

Gleichgewichtszustand: Zust„nde, die nach einer zeitlich begrenzten St”rung angestrebt werden und bei denen dann keine makroskopischen Ver„nderungen mehr auftreten

12cm1. Postulat: Es gibt besonders einfache Zust„nde, sog. Gleichgewischtszust„nde, einfacher Systeme, die makroskopisch vollst„ndig durch die innere Energie, das Volumen und die Stoffmenge(n) gekennzeichnet sind.

Definitionen

• Zustandsgr”áe: eine einen Gleichgewichtszustand charakterisierende Gr”áe
• Zustandsfunktion: von einer anderen Zustandsgr”áe abh„nige Zustandsgr”áe
• Zustandsgleichung: Gleichungen die abh„ngige und unabh„nige Zustandsgr”áen in Beziehung setzen.

Quantitative Definition der W„rme: šberf�hrt man ein System von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen so ist die W„rme gleich der Differenz der Energie im Anfangs- und Endzustand abz�glich der gleisteten Arbeit. Da hierbei der W„rme�bergang von der Prozessf�hrung abh„nig ist, ist er kein totales Differntial wie z. B. dU.

12cm1. Hauptsatz der Thermodynamik (f�r geschlossene Systeme):

$$\delta \delta$$ (2)

Quasistatischer Prozess: Ein Prozess heiát quasistatisch, wenn er einer Abfolge von Gleichgewichtszust„nden beliebig nahe kommt. D.h. der Prozess muá so langsam ablaufen, daá die zeitlichen Žnderungen im Vergleich zu den Relaxationszeiten, innerhalb derer die St”rungen abklingen, klein sind.

Beim quasistatischen Prozess kann man die Arbeit angeben. Es gilt $\delta$A = - pdV und damit f�r infinitesimale Prozesse geschlossener Systeme

4cm

$$\delta$$ (3)