Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

Aussage bezeichnet, dass zwei Systeme, die im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten
System stehen, sich auch untereinander im thermischen Gleichgewicht befinden. Daraus folgt
die Existenz der Temperatur als neben den mechanischen Größen (Druck, Volumen) neue,
intensive Zustandsgröße, die in Gleichgewichtssystemen überall gleich ist.
Quelle: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2004
5.5 Verknüpfung von Wärme und Temperatur über die Wärmekapazität
dQ = C·dT
D.h. die in einem System gespeicherte Wärme ist proportional zur Temperatur. Die
Proportionalitätskonstante ist die Wärmekapazität.
Wird die Änderung der Inneren Energie U bei einer kleinen Temperaturänderung bei
konstantem Volumen (Index V) betrachtet, so ergibt sich die Definition für die Wärmekapazität
bei konstantem Volumen CV:
CV = (δU/δT)V
5.6 Enthalpie
Da in der Realität häufig Umwandlungen und Reaktionen bei konstantem Druck p und nicht bei
konstantem Volumen betrachtet werden (z.B. Reaktionen in offenen Gefäßen, auch solche im
menschlichen Körper), wird eine neue Größe definiert, die die bei konstantem Druck
aufgenommene Wärmemenge eines Systems beschreibt:
H = U + p·V Enthalpie (Reaktionswärme bei konstantem Druck)
Wird die Änderung der Enthalpie H bei einer kleinen Temperaturänderung bei konstantem
Druck (Index p) betrachtet, so ergibt sich die Definition für die Wärmekapazität bei konstantem
Druck Cp:
Cp = (δH/δT)p
5.7 Freie Energie A (F) und Freie Enthalpie G
Werden bei Systemänderungen zwei Umgebungsvariablen konstant gehalten, kommt man zu
zwei neuen Funktionen, mit denen sich derartige Systemänderungen beschreiben lassen:
A = U - T·S Freie Energie, mit der sich Systemänderungen bei T = konstant und V = konstant
beschreiben lassen. (Z.B. Beschreibung von Festkörperreaktionen, weil dort
häufig das Volumen konstant bleibt.)
G = H - T·S Freie Enthalpie, mit der sich Systemänderungen bei T = konstant und
p = konstant beschreiben lassen. (Z.B. Beschreibung von Reaktionen in offenen
Systemen in der Gasphase, weil dort meist der Druck (Umgebungsdruck)
konstant bleibt. Da in der Sensorik die elektronische Struktur für die
Beschreibung von Transporteigenschaften von Bedeutung ist und die Elektronen
als „Gas“ (Elektronengas) beschrieben werden können, ist in solchen Fällen
auch die Freie Enthalpie heranzuziehen.)
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