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Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Wie unterscheiden sich Druck und Temperatur in beiden Betrachtungsweisen?
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
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Was ist eine Zustandskoordinate, was eine Zustandsfunktion?
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
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Welche Erhaltungssätze gibt es?
→ Energieerhaltung
→ Impulserhaltung
→ Massenerhaltung
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Was ist der Unterschied zwischen einer Zustandsgröße und einer Prozessgröße?
→ 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.
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Was ist der Unterschied zwischen intensiven und extensiven Zustandsgrößen?
→ Extensive Größen sind direkt proportional zur Masse eines Systems (z.B. Volumen).
→ Intensive Größen sind unabhängig von der Masse (z.B. Druck oder Temperatur)
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Was für thermodynamische Systeme gibt es?
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)
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Wo ist der Tripelpunkt und wo der kritische Punkt?
→ Tripelpunkt von Wasser ist bei 0.01◦C
→ Kritische Punkt bei 374◦C und 221 bar
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Was ist der Tripelpunkt und der Kritische Punkt ?
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
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Was sind metastabile Zustände?
→ 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
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Wie verläuft die Grenzlinie von fest nach flüssig bei Wasser für hohe Drücke?
→ Hat negative Steigung
→ Hervorgerufen durch die Anomalie des Wassers, das Wasser bei 4 °C seine höchste Dichte hat
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Gibt es eine negative Steigungen in Phasendiagrammen? Wo und warum gibt es Sie?
→ Bsp. Wasser
→ negative Steigung spiegelt die Anomalie des Wassers wieder
→ Wasser hat größte Dichte bei 4 °C
→ Anschließend sinkt die Dichte wieder (negative Steigung im Phasendiagramm)
Thermodynamik, Aerosol- und Wolkenphysik
Auf welche beiden verschiedenen Arten kann man Thermodynamik beschreiben?
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
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