Abschnitt 15
Thermodynamik
Die absolute Temperatur in Kelvin erhält man durch Addition von 273,15 zur Celsius-Temperatur.
Umgekehrt
Linearer Zusammenhang zwischen Celsius- und Fahrenheit-Skala.
Die Längenänderung ist proportional zur Ausgangslänge und zur Temperaturänderung.
Die Flächenänderung ist näherungsweise das Doppelte des linearen Koeffizienten mal Ausgangsfläche und ΔT.
- isotroper Festkörper und moderate Temperaturänderungen.
Für isotrope Festkörper
Die Volumenänderung ist proportional zum Ausgangsvolumen und zur Temperaturänderung.
Wärme, die zur Temperaturänderung eines Stoffes ohne Phasenwechsel benötigt wird.
und
Quotient aus übertragener Wärme und Temperaturänderung.
wird während eines Phasenübergangs bei näherungsweise konstanter Temperatur angewendet.
In einem thermisch isolierten System
In einem isolierten Kalorimeter ist die Summe der ausgetauschten Wärmemengen null.
Auch
Das Produkt PV ist proportional zur Gasmenge und zur absoluten Temperatur.
Für eine feste Menge idealen Gases
Für eine feste Gasmenge bleibt PV/T zwischen zwei Zuständen erhalten.
Die mittlere translatorische kinetische Energie eines Moleküls ist proportional zur absoluten Temperatur.
- einatomiges ideales Gas.
Äquivalent
Die quadratisch gemittelte Molekülgeschwindigkeit ist proportional zur Wurzel aus T.
Änderung
Die innere Energie eines einatomigen idealen Gases ist (3/2)nRT.
Für konstanten Druck
Die thermodynamische Arbeit ist das Integral von P dV; bei konstantem Druck PΔV.
Konvention: , wenn das Gas Arbeit an der Umgebung leistet.
Die Änderung der inneren Energie ist die aufgenommene Wärme minus der vom System verrichteten Arbeit.
Konvention: tritt in das System ein und ist die vom System verrichtete Arbeit.
Arbeit
Für ideales Gas
Bei einem isothermen Prozess eines idealen Gases ist PV konstant, ΔU=0 und Q=W.
Auch
con
Bei einem adiabatischen Prozess eines idealen Gases ist PV^γ konstant, mit γ=C_P/C_V.
Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine ist die Nettoarbeit geteilt durch die von der heißen Quelle aufgenommene Wärme.
Der Carnot-Wirkungsgrad hängt nur vom Verhältnis der absoluten Temperaturen der Reservoirs ab.
- absolute Temperaturen in Kelvin.
Der Wärmestrom durch Leitung ist proportional zur Fläche und zum Temperaturgradienten.
Nettoleistung bezüglich der Umgebung
Die abgestrahlte Leistung ist proportional zur vierten Potenz der absoluten Temperatur.