Physik 3
Thermodynamik
3.1 Zustandsgrößen und Prozessgrößen
Zustandsgrößen sind physikalische Größen die den Zustand eines physikalischen Systems beschreiben. Bleiben die Zustandsgrößen eines Systems konstant, befindet sich das System in einem thermodynamischen oder mechanischen Gleichgewicht. Zustandsgrößen beschreiben im Gegensatz zu Prozessgrößen den aktuellen Zustand eines Systems ohne dabei den Weg (Prozess) zu berücksichtigen, durch den das System den beschriebenen Zustand erreicht hat.
Prozessgrößen sind Größen wie mechanische Arbeit und Wärme, die den Verlauf bzw. die Ursache einer Zustandsänderung beschreiben.
Wichtige Zustandsgrößen sind: innere Energie, Temperatur, Druck, Volumen, Stoffmenge, etc.
Extensive und Intensive Zustandsgrößen
Es wird weiters zwischen intensiven und extensiven Zustandsgrößen unterschieden:
- Extensive Zustandsgrößen ändern sich direkt mit der Größe des Systems, wie Innere Energie, Masse, Volumen, Stoffmenge usw.
- Intensive Zustandsgrößen ändern sich nicht mit der Größe des Systems, wie etwa Druck, Temperatur, Dichte und Stoffmengenkonzentration.
Zur Veranschaulichung kann man einen Ozean mit einem kleinen Behälter von z. B. 10 Liter vergleichen, der mit Meerwasser aus eben diesem Ozean befüllt wurde:
Der Ozean besteht natürlich aus viel mehr Masse an Wasser und viel mehr an darin gelöstem Salz, aber das Meerwasser im Behälter hat die gleiche Temperatur, Stoffmengenkonzentration und Dichte wie das Wasser im Ozean – unabhängig davon, wie viel Salzwasser entnommen wurde.