Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik an der Universität Hamburg

1. Idealisierter Prozess, bei dem jede Zustandsänderung durch infinitisimale Änderung der äußeren Bedingungen umgekehrt werden kann

Maximale Grenze für Arbeit, die von Arbeit leistenden Prozessen abgegeben werden kann (kein Verlust in Wärme)

2.  Nicht umkehrbare, wegabhängige Prozesse - reale Prozesse

Druck: Entweder als Druckwert (950 hPa) oder als Stöße von Teilchen interpretierbar

Thermischer Zustand: Entweder als Temperaturwert (280 k) oder als die mittlere kinetische Energie aller Teilchen

Zustandskoordinaten sind linear unabhängige Zustandsvariablen, mit denen der Zustand des Systems beschreibbar wird

→ Die Zustandsvariablen hängen dabei über die Zustandsfunktion miteinander zusammen

→ Daher reicht es zwei Koordinaten zu
kennen, die dritte lässt sich über Zustandsfunktionen errechnen

→ Energieerhaltung
→ Impulserhaltung

→ Massenerhaltung

→ Zustandsgröße beschreibt  Zustand eines thermodynamischen Systems 

→ messbar, aber wegunabhängig 

→ D.h egal und unbekannt wie es in den Zustand gekommen ist 

→ Prozessgrößen sind keine Eigenschaften des Systems, sondern eines Vorganges

→ Zur Charakterisierung Weg der Zustandsänderung relevant.

→ Extensive Größen sind direkt proportional zur Masse eines Systems (z.B. Volumen).

→ Intensive Größen sind unabhängig von der Masse (z.B. Druck oder Temperatur)

Abgeschlossenes System 

→ Systemgrenze ist für Energie und Stoffe undurchlässig (z.B.
Thermoskanne)

Geschlossenes System

→ Systemgrenze ist für Stoffe undurchlässig (z.B. Kühlschrank)

Offenes System 

→ Systemgrenze ist für Energie und Stoffe durchlässig (z.B. offenes Reagenzglas)

--> Angegeben ist Kilojoule/(Kg*K)

Stoffkonstante die angibt wie viel Wärme benötigt wird um 1 Kg um 1 k zu erwärmen

1. Phänomenologische Betrachtungsweise

→ Beschreibung thermodynamischer Systeme mit Hilfe makroskopischer Zustands- und Prozessgrößen

→ Charakterisierung durch dynamische Gesetze

2. Kinetisch-statistische Betrachtungsweise 

→ Beschreibung t.dyn. Systeme mit Hilfe mikroskopischer Größen (Teilchengrößen)

→ Charakterisierung durch statistische (stochastische) Gesetze

→ Schwankungserscheinungen nur mit 2. erfassbar

→ schwache Form der Stabilität also stabil gegen kleine Änderungen, aber instabil gegenüber größeren Änderungen 

→ Die schwächste Form der Metastabilität ist Labilität, dort reicht eine infinitesimale Störung, damit das System seinen Ausgangszustand verliert

→ Bsp. Wasser kann unterkühlen, wenn es komplett in Ruhe ist und Eiskeime fehlen

→ Tripelpunkt von Wasser ist bei 0.01◦C 

→ Kritische Punkt bei 374◦C und 221 bar

Tripelpunkt 

→ Zustand eines homogenen Systems (bspw. nur Wasser) 

→ alle drei Aggregatzustände koexistieren → Thermodynamisches Gleichgewicht bei bestimmtem Druck und Temperatur

Kritischer Punkt

→ thermodynamischer Zustand eines Stoffes, bei dem die Dichten von flüssiger und gasförmiger Phase sich angleichen

→ Unterschiede zwischen beiden Aggregatzuständen verschwinden

→ Im Phasendiagramm ist es der Punkt am oberen Ende der Dampfdruckkurve