Formelsammlung

12 Experimentalphysik 1 für Biologen & Chemiker
Boltzmann’scher Gleichverteilungssatz
Die mittlere thermische Energie beträgt für jeden Freiheitsgrad, der quadratisch
in die Energie eingeht:
1
E = ⋅ k
B
⋅ T
2
Wärmekapazität
Maß für die Energiezunahme des Systems, wenn dessen Temperatur erhöht
wird.
[C] = J·K -1
Molare Wärmekapazität
-1
[C m ] = J·K
-1·mol
C
Spezifische Wärmekapazität
-1
[C spez ] = J·K
-1·kg
m
C
dQ
C = . dT
C
= mit der Stoffmenge n in mol,
n
spez
C
= mit der Masse m in kg,
m
Hauptsätze der Thermodynamik
0. Hauptsatz
Alle Systeme, die sich mit einem gegebenen System im thermischen
Gleichgewicht befinden, stehen auch untereinander im thermischen
Gleichgewicht. Diese Systeme haben eine gemeinsame Eigenschaft, sie haben
dieselbe Temperatur.
1. Hauptsatz
Die von einem System mit seiner Umgebung ausgetauschte Summe von Arbeit
W und Wärme Q ist gleich der Änderung der Inneren Energie U des Systems.
dU = dQ + dW
Energieerhaltunssatz: Es gibt kein perpetuum mobile erster Art.
2. Hauptsatz
Bei freiwilligen Zustandsänderungen (irreversiblen Prozessen) nimmt die
Entropie (Maß für die Unordnung eines Systems) in einem abgeschlossenen
System zu,
dS irrev > 0,
bei vollständig umkehrbaren Zustandsänderungen (reversible Prozesse) bleibt
sie gleich,
dS rev = 0.