Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 69
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
wie einatomige Gase verhalten. Bei Temperaturanstieg wird dann genug thermische Energie in das System
geführt, um Rotationen der Moleküle anzuregen. Die quantenmechanische Betrachtung liefert dabei
E
rot,min
1 h
=
2 J
wobei J das Trägheitsmoment des Moleküls und h das Plancksche Wirkungsquantum darstellen. Zu noch
höheren Temperaturen hin werden dann auch Schwingungszustände des Moleküls angeregt, wodurch die
Wärmekapazität des Gases weiter steigt.
4.4.2 Zustandsänderungen idealer Gase
Erster Hauptsatz der Thermodynamik
Jedes thermodynamische System hat ein Innerer Energie U. Bei irgendeiner Zustandsänderung des Sys-
tems ist die Änderung der Inneren Energie gleich der Summe der zugeführten Wärmen und zugeführten
Arbeit vermindert um die vom System verrichtete Arbeit und der abgeführten Wärme.
dU = dQ + dW − dQ − dW
zu A, zu ab A, ab
Andere Formulierung:
Es gibt kein pertuum mobile erster Art
Es gibt keine Maschine die Arbeit abgibt, ohne die entsprechende Ener-
gie aus einer äußeren Energiequelle zu schöpfen.
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik wird oft auch als Energiesatz bezeichnet: Er besagt, dass keine
Energie verloren geht. Über die Art der Energieumwandlung gibt er jedoch keine Auskunft.
Isotherme Zustandsänderung:
p ⋅ V
= const. bei T = const.
m
Es gilt:
W pdV
A
V
2
= −∫
V1
Q’
W
Thermodynamisches
System
S
W’
Q
Im PV-Diagramm (Arbeitsdiagramm) stellen die Isothermen
Hyperbeln dar. Der Übergang von Zustand 1 auf 2 heißt iso-
therme Ausdehnung
Bei der isothermen Ausdehnung muss nach außen Arbeit ver-
richtet werden. Die Ausdehnung des Volumens geschieht gegen
den äußeren Druck. Daher wird dem System Energie entzogen.