Wärmelehre - gilligan-online

Aus dieser Erfahrung lässt sich der 1. Hauptsatz der Wärmelehre formulieren. Er
lässt sich auf verschiedene Arten ausdrücken.
1. Formulierung
"Es gibt keine Einrichtung oder Vorrichtung, die mechanische Arbeit abgibt, ohne
dass ein gleichwertiger Betrag einer anderen Energieform dafür aufgewendet wird",
technisch ausgedrückt: "Es gibt kein Perpetuum mobile 1. Art."
Bei einer Aufeinanderfolge beliebiger Zustandsänderungen, die wieder in den Ausgangszustand
zurückführen (d. h. U = U ), kann keine Energie gewonnen
Anfang
werden, d. h. ΔU ≡ 0 oder ∫ dU = 0
[mit dem Symbol ∫ für einen Kreisprozess]
Ende
Für
( ΔU)
≠ ( ΔU
a ) b
wäre die Konsequenz ein Energiegewinn bei einem Umlauf.
2. Formulierung
“Die Innere Energie U ist eine Zustandsfunktion; d. h. die Änderung ΔU der Inneren
Energie U hängt nur von Anfangs- und Endzustand ab, nicht aber davon, wie sich
der Zustand geändert hat“.
mit
ΔU = U −U
= Q + W
U E
U A
E
A
AE
AE
Innere Energie des Systems am Ende des Prozesses
Innere Energie des Systems am Anfang des Prozesses
Δ U = U E −U
A Änderung der Inneren Energie
Q AE
bei dem Prozess umgesetzte Wärme
(Vorzeichenkonvention beachten)
W AE
bei dem Prozess umgesetzte Arbeit
(Vorzeichenkonvention beachten)
In differentieller Schreibweise lautet der 1. Hauptsatz:
Jedem thermodynamischen System im Gleichgewichtszustand wird eine Zustandsfunktion,
genannt Innere Energie U , zugeordnet. Ihre Änderung dU in einem differentiellen
Prozess ist gegeben durch
d U = δQ
+ δW
Mathematisch heißt das: dU ist ein totales Differential, die Innere Energie U also
eine Zustandsfunktion. Umgesetzte Wärme δ Q und Arbeit δ W aber sind Prozessgrößen.
Wärmelehre – Abschnitt 3
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’1. Hauptsatz der Wärmelehre’