Gasgesetze
Die Gasgesetze beschreiben, wie sich die Grössen Temperatur, Druck und Volumen in gegenseitiger Abhängigkeit verändern, unabhängig von der chemischen Zusammensetzung des Gases.
Teilchenmodell
Mit dem Teilchenmodell werden Atome oder Moleküle als Teilchen betrachtet, was eine Veranschaulichung der Teilchenbewegung und -anordnung erlaubt.
Brownsche Bewegung
Die Brownsche Bewegung ist die mit einem Mikroskop beobachtbare zufällige Bewegung kleiner Partikel, die von Zusammenstössen mit nicht sichtbaren Teilchen verursacht wird.
Temperatur
Mit der Temperatur beschreiben wir die mittlere Geschwindigkeit der Teilchen eines Kollektivs von Teilchen, unabhängig von ihrem Aggregatzustand.
Wärmeausdehnung
Je grösser die Temperatur, desto stärker ist die Teilchenbewegung, die deshalb mehr Platz benötigt. Das Material dehnt sich leicht aus.
Anomalie des Wassers
Wasser hat eine aussergewöhnliche Eigenschaft: Im festen Zustand hat Wasser eine kleinere Dichte als im flüssigen Zustand. Diese Ausnahme hat weitreichende Konsequenzen für das Leben auf der Erde.
Gesetz von Boyle-Mariotte
Die beiden Wissenschaftler Boyle und Mariotte fanden die Gesetzmässigkeit, dass sich Druck und Volumen eines Gases umgekehrt proportional verhalten, wenn die Temperatur konstant bleibt.
Gesetz von Avogadro
Avogadros Gasgesetz besagt, dass Volumen und Gasmenge (in mol) sich proportional verhalten, wobei die Temperatur konstant gehalten wird.
Gesetz von Charles (Gay-Lussac 1)
Gemäss diesem Gasgesetz sind bei konstanter Gasmenge und konstantem Druck verhalten sich Volumen und Temperatur proportional zu einander.
Wärmestrahlung
Jeder Körper strahlt Wärmestrahlung ab, d.h. gibt Energie an seine Umgebung ab, so dass er sich abkühlt. Systeme im thermischen Gleichgewicht geben gleich viel Wärmestrahlung ab, wie sie aufnehmen.
Wärmeleitung
Durch Stösse geben Teilchen ihre thermische Energie weiter an benachbarte Teilchen. Diese Form des Wärmetransport im Stoff heisst Wärmeleitung.
Konvektion
Die Konvektion ist der Transport von Wärme, indem ein Stoff mit seiner thermischen Energie transportiert wird und somit seine Energie mitbringt.
Wärmetransport
Es gibt drei Arten des Wärmetransports, d.h. der Übertragung von Energie aufgrund von ungeordneter Teilchenbewegung: Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung.
Spezifische Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität ist die benötigte Energie, um ein Kilogramm eines Stoffes um 1 Grad Celsius (bzw. 1 Kelvin) zu erwärmen.
Thermisches Gleichgewicht
Thermisches Gleichgewicht zweier Systeme herrscht dann, wenn beide Systeme die gleiche Temperatur haben und deshalb gleich viele Stösse Energie dem einen System einbringen, wie sie durch Stösse wieder an das andere System abgeben.
Thermische Energie
Die thermische Energie ist die Summe der kinetischen Energien der Teilchen aufgrund ihrer ungeordneten Bewegung. Grundsätzlich gilt: Je höher die Temperatur, desto höher die thermische Energie.
Wärme und Energie
Wärme ist Energie aus der ungeordneten Teilchenbewegung, die von einem System zu einem anderen transportiert und damit übertragen wird.
Gesetz von Amontons (Gay-Lussac 2)
Das Gesetz von Amontons besagt, dass der Druck und die absolute Temperatur proportional zu einander bleiben, solange das Volumen und die Stoffmenge konstant gehalten werden.
Thermodynamik
Die Thermodynamik ist die Lehre des Zusammenspiels von mechanischer Arbeit und Wärme, insbesondere im Zusammenhang mit der Gewinnung von mechanischer Arbeit aus Wärme.
Kreisprozesse
Ein Prozess, bei welchem Zustandsgrössen sich verändern, dann aber nach einem Zyklus wieder die gleichen sind, wie zu Beginn, heisst Kreisprozess.
Zustandsänderungen
Ändert ein Fluid seinen Zustand, in dem eine oder mehrere Zustandsgrössen (Druck, Temperatur etc.) sich verändern, bezeichnen wir das als Zustandsänderung.
Isothermische Zustandsänderung
Bei der isothermischen Zustandsänderung verändern sich Zustandsgrössen, wie der Druck oder das Volumen. Isotherm bedeutet, dass die Temperatur konstant bleibt.
Adiabatische Zustandsänderung
Bei der adiabatischen Zustandsänderung ändern sich Druck, Temperatur und Volumen so, dass das Fluid keine Wärme an seine Umgebung abgibt oder Wärme von seiner Umgebung aufnimmt.
Erster Hauptsatz
Gemäss dem Ersten Hauptsatz der Thermodynamik entspricht die netto zugeführte Arbeit und Wärme der Zunahme der inneren Energie des Systems. Es handelt sich hier um die Energieerhaltung.
Zweiter Hauptsatz
Dieser Hauptsatz besagt, dass die Entropie eines abgeschlossenen Systems nur gleich bleiben oder zunehmen kann, wobei jeder Wärmestrom auch einen Entropiestrom mit sich führt.
Carnot-Wirkungsgrad
Der Carnot-Wirkungsgrad ist der physikalisch bestmögliche Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, berechnet aufgrund von zwei Temperaturen. Der reale Wirkungsgrad liegt in jedem Fall unterhalb des Carnot-Wirkungsgrad.
Maxwell'scher Dämon
Aus seinem Gedankenexperiment konnte Maxwell schliessen, dass Information auch Entropie mit sich führt, d.h. eine Messung auch gleichzeitig eine Erhöhung der Entropie zur Folge.
Wärmekraftmaschinen
Diese Maschinen wandeln einen Teil von Wärme, d.h. ungerichtete Teilchenbewegung in mechanische Arbeit um. Den Rest der Wärme geben sie wieder ab. Typische Vertreter sind die thermischen Motoren und die thermischen Kraftwerke.
Clausius-Rankine-Kreisprozess
In diesem Kreisprozess wird flüssiges Wasser durch Wärmeaufnahme verdampft, in einer Dampfturbine entspannt und in einem Kondensator wieder verflüssigt. Dieser Prozess ist typisch für thermische Kraftwerke.
Diesel-Kreisprozess
Der Diesel-Kreisprozess zeichnet sich v.a. dadurch aus, dass die Luft adiabatisch verdichtet wird und so die hohe Temperatur erreicht, die für die Verbrennung des Dieseltreibstoffs benötigt wird.
Joule-Kreisprozess
Der Joule-Kreisprozess mit zwei adiabatischen und zwei isobaren Zustandsänderungen ist typisch für Gasturbinen.
Otto-Kreisprozess
Otto-Motoren, d.h. Benzinmotoren arbeiten nach dem Otto-Kreisprozess mit zwei adiabatischen und zwei isochoren Zustandsänderungen.
Stirling-Kreisprozess
Beim Stirlingprozess gibt es zwei isotherme und zwei isochore Zustandsänderungen.
Kältemaschinen und Wärmepumpen
Kältemaschinen und Wärmepumpen arbeiten nach dem gleichen Prinzip: Sie pumpen Wärme von einem Ort mit tiefer Temperatur, hin zu einem Ort mit hoher Temperatur.
Aggregatzustände
Es gibt drei klassische Aggreagatzustände: fest, flüssig und gasförmig. Der vierte Aggregatzustand ist für uns weniger alltäglich, aber im Universum omnipräsent: das Plasma
Phasenübergänge
Ein Übergang von einem Aggregatzustand zu einem anderen, nennen wir Phasenübergang, z.B. von fest zu flüssig: Schmelzen
p-T-Diagramm
Das Druck-Temperatur-Diagramm ist besonders anschaulich für die Aggregatzustände und die Phasenübergänge an den Zweiphasenlinien (z.B. Siedelinie).
Spezifische Verdampfungswärme
Die Energiemenge, die für 1 Kilogramm eines Stoffs eingebracht werden muss, um die Teilchen einzeln voneinander zu lösen (verdampfen), heisst spezifische Verdampfungswärme.
Spezifische Schmelzwärme
Die spezifische Schmelzwärme ist die Energie, die pro Kilogramm eines Stoffs zugebracht werden muss, um diesen Stoff zu schmelzen.