Thermodynamischer Prozess: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 16. Dezember 2020, 20:21 Uhr

Ein thermodynamischer Prozess (eine thermodynamische Transformation) ist eine Änderung des thermodynamischen Zustandes (Zustandsänderung). Im Falle eines Gleichgewichtszustandes kann dies nur mit einer Änderung eines oder mehrerer äußerer Parameter (Zustandsgröße) geschehen.

Bei quasistatischen thermodynamischen Prozessen (Gleichgewichtsprozess) werden diese Parameter so langsam verändert, dass sich das System zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht (oder beliebig nahe davon) befindet, also eine Folge von Gleichgewichtszuständen durchläuft (→ infinitesimal kleine Zustandsänderungen).^[1]^[2]

Quasistatische Prozesse werden als reversibel (zeitlich umkehrbar) bezeichnet, wenn sie durch eine Umkehrung der Änderung der äußeren Parameter selbst umgekehrt werden. Das System und die Umgebung können also wieder in den Ausgangszustand zurückversetzt werden;^[1] die Entropie nimmt dabei nicht zu.

Wenn jedoch Reibung eine Rolle spielt, kann der Prozess durch Umkehrung der Änderung der äußeren Parameter nicht mehr umgekehrt werden; quasistatische Prozesse mit Reibung sind also irreversibel.

Arten thermodynamischer Prozesse

Isobare Prozesse laufen bei konstantem Druck ab. Als Beispiel kann ein beweglicher Kolben in einem Zylinder dienen, bei dem der Druck innerhalb des Zylinders immer unter atmosphärischem Druck hält.

Unter einem isochoren Prozess versteht man einen Prozess, der bei konstanten Volumen abläuft. Das System verrichtet bei Energiezufuhr keine mechanische Arbeit. Erhitzt man ein geschlossenes System, zum Beispiel Luft in einer geschlossenen Büchse, wird nur die innere Energie des Gases verändert, das heißt, dass die Temperatur und der Druck ansteigen.

Ein isothermer Prozess ist ein Prozess, der bei konstanter Temperatur abläuft. Adiabatische Prozesse sind Prozesse ohne Wärmezu- oder -abfuhr. Reversible adiabatische Prozesse sind identisch mit isentropen Prozessen, das sind solche, die bei konstanter Entropie ablaufen.

Von isenthalpen Prozessen spricht man, wenn sich die Enthalpie eines Systems nicht ändert.

Manchmal werden diese Prozesse auch unter dem Begriff Isoprozesse zusammengefasst.

Einzelnachweise

↑ ^1,0 ^1,1 Thermodynamik für Maschinenbauer: Grundlagen für die Praxis (Wolfgang Geller, Springer-Verlag, 2015; Seite 30 und 31)
↑ Technische Thermodynamik, Teil 1 (Fran Bosnjakovic, K.F. Knoche; Springer-Verlag, 2013, Seite 60)

Literatur

Arieh Ben-Naim: Entropy Demystified. World Scientific, 2007, ISBN 981-270-055-2.
J. S. Dugdale: Entropy and its Physical Meaning, 2nd Ed.. Auflage, Taylor and Francis (UK); CRC (US), 1996, ISBN 0-7484-0569-0.
Enrico Fermi, Termodinamica, ed. italiana Bollati Boringhieri, (1972), ISBN 88-339-5182-0.
Enrico Fermi: Thermodynamics. Prentice Hall, 1937, ISBN 0-486-60361-X.
Herbert Kroemer, Charles Kittel: Thermal Physics, 2nd Ed.. Auflage, W. H. Freeman Company, 1980, ISBN 0-7167-1088-9.
Roger Penrose: The Road to Reality : A Complete Guide to the Laws of the Universe 2005, ISBN 0-679-45443-8.
F. Reif: Fundamentals of statistical and thermal physics. McGraw-Hill, 1965, ISBN 0-07-051800-9.
Goldstein, Martin; Inge, F: The Refrigerator and the Universe. Harvard University Press, 1993, ISBN 0-674-75325-9.
vonBaeyer; Hans Christian: Maxwell's Demon: Why Warmth Disperses and Time Passes. Random House, 1998, ISBN 0-679-43342-2.

Weblinks

Commons: Thermodynamic processes – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

[Quelle1-1] 1,0 ^1,1 Thermodynamik für Maschinenbauer: Grundlagen für die Praxis (Wolfgang Geller, Springer-Verlag, 2015; Seite 30 und 31)

[2] Technische Thermodynamik, Teil 1 (Fran Bosnjakovic, K.F. Knoche; Springer-Verlag, 2013, Seite 60)

[1]

[2]

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-Ein '''thermodynamischer Prozess''' (eine [[Thermodynamik|thermodynamische]] [[Transformation]]) ist eine Änderung des [[Zustand (Thermodynamik)|thermodynamischen Zustandes]] ([[Zustandsänderung]]). Im Falle eines [[Thermodynamisches Gleichgewicht|Gleichgewichtszustandes]] kann dies nur mit einer Änderung eines äußeren oder mehrerer Parameter ([[Zustandsgröße]]) geschehen.
+Ein '''thermodynamischer Prozess''' (eine [[Thermodynamik|thermodynamische]] [[Transformation]]) ist eine Änderung des [[Zustand (Thermodynamik)|thermodynamischen Zustandes]] ([[Zustandsänderung]]). Im Falle eines [[Thermodynamisches Gleichgewicht|Gleichgewichtszustandes]] kann dies nur mit einer Änderung eines oder mehrerer äußerer Parameter ([[Zustandsgröße]]) geschehen.
 Bei '''quasistatischen thermodynamischen Prozessen''' (Gleichgewichtsprozess) werden diese Parameter so langsam verändert, dass sich das System zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht (oder beliebig nahe davon) befindet, also eine Folge von Gleichgewichtszuständen durchläuft (→ [[infinitesimal]] kleine [[Zustandsänderung]]en).<ref name="Quelle1">[https://books.google.de/books?id=96q3BgAAQBAJ&pg=PA30&lpg=PA30&dq=quasistatische+zustands%C3%A4nderung&source=bl&ots=5OwSakPq8A&sig=av7q9___jQVuhtRjhQWF0q5uaJ8&hl=de&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=quasistatische%20zustands%C3%A4nderung&f=false Thermodynamik für Maschinenbauer: Grundlagen für die Praxis] (Wolfgang Geller, Springer-Verlag, 2015; Seite 30 und 31)</ref><ref>[https://books.google.de/books?id=HeMhBgAAQBAJ&pg=PA60&lpg=PA60&dq=quasistatische+zustands%C3%A4nderung&source=bl&ots=GWM0OtxObh&sig=J1DhcI8NGREkS2LybiJeTCcEHvo&hl=de&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=quasistatische%20zustands%C3%A4nderung&f=false Technische Thermodynamik, Teil 1] (Fran Bosnjakovic, K.F. Knoche; Springer-Verlag, 2013, Seite 60)</ref>
-[[Quasistatisch]]e Prozesse werden als reversibel (zeitlich umkehrbar) bezeichnet, wenn sie durch eine Umkehrung der Änderung der äußeren Parameter selbst umgekehrt werden, das System ''und'' die Umgebung können also wieder in den Ausgangszustand zurückversetzt werden.<ref name="Quelle1"/> Die [[Entropie (Thermodynamik)|Entropie]] nimmt dabei nicht zu. Wenn die [[Reibung]] eine Rolle spielt, dann kann der Prozess durch Umkehrung der Änderung der äußeren Parameter nicht mehr umgekehrt werden; quasistatische Prozesse mit Reibung sind also irreversibel.
+[[Quasistatisch]]e Prozesse werden als [[Reversibler Prozess|reversibel]] (zeitlich umkehrbar) bezeichnet, wenn sie durch eine Umkehrung der Änderung der äußeren Parameter selbst umgekehrt werden. Das System ''und'' die Umgebung können also wieder in den Ausgangszustand zurückversetzt werden;<ref name="Quelle1"/> die [[Entropie (Thermodynamik)|Entropie]] nimmt dabei ''nicht'' zu.
+Wenn jedoch [[Reibung]] eine Rolle spielt, kann der Prozess durch Umkehrung der Änderung der äußeren Parameter ''nicht'' mehr umgekehrt werden; quasistatische Prozesse mit Reibung sind also [[Irreversibler Prozess|irreversibel]].
 == Arten thermodynamischer Prozesse ==
 [[Isobare Zustandsänderung|Isobare Prozesse]] laufen bei konstantem Druck ab. Als Beispiel kann ein beweglicher Kolben in einem Zylinder dienen, bei dem der Druck innerhalb des Zylinders immer unter atmosphärischem Druck hält.
-Unter einem [[Isochore Zustandsänderung|Isochorer Prozess]] versteht man einen Prozess, der bei konstanten Volumen abläuft. Das System verrichtet bei Energiezufuhr keine mechanische Arbeit. Erhitzt man ein geschlossenes System, zum Beispiel Luft in einer geschlossenen Büchse, wird nur die innere Energie des Gases verändert, das heißt, dass die Temperatur und der Druck ansteigen.
+Unter einem [[Isochore Zustandsänderung|isochoren Prozess]] versteht man einen Prozess, der bei konstanten Volumen abläuft. Das System verrichtet bei Energiezufuhr keine mechanische Arbeit. Erhitzt man ein geschlossenes System, zum Beispiel Luft in einer geschlossenen Büchse, wird nur die innere Energie des Gases verändert, das heißt, dass die Temperatur und der Druck ansteigen.
-Ein [[Isotherme Zustandsänderung|Isothermer Prozess]] ist ein Prozess, der bei konstanter Temperatur abläuft. [[Adiabatische Zustandsänderung|Adiabatische Prozesse]] sind Prozesse ohne Wärme Zu- oder abfuhr. Reversible adiabatische Prozesse sind identisch mit [[Isentrope Zustandsänderung|Isentropen]] Prozessen, die bei konstanter Entropie ablaufen.
+Ein [[Isotherme Zustandsänderung|isothermer Prozess]] ist ein Prozess, der bei konstanter Temperatur abläuft. [[Adiabatische Zustandsänderung|Adiabatische Prozesse]] sind Prozesse ohne Wärmezu- oder -abfuhr. Reversible adiabatische Prozesse sind identisch mit [[Isentrope Zustandsänderung|isentropen]] Prozessen, das sind solche, die bei konstanter Entropie ablaufen.
-Von [[Isenthalp]]en Prozessen spricht man, wenn sich die Enthalpie eines Systems nicht ändert.
+Von [[isenthalp]]en Prozessen spricht man, wenn sich die Enthalpie eines Systems nicht ändert.
 Manchmal werden diese Prozesse auch unter dem Begriff [[Isoprozess]]e zusammengefasst.
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 * {{ cite book| last = Ben-Naim | first = Arieh| year = 2007| title = Entropy Demystified| publisher = World Scientific| id = ISBN 981-270-055-2}}
 * {{ cite book| last = Dugdale | first = J. S.| year = 1996| title = Entropy and its Physical Meaning| edition = 2nd Ed.| publisher = Taylor and Francis (UK); CRC (US)|id = ISBN 0-7484-0569-0}}
-* [[Enrico Fermi]], ''Termodinamica'', ed. italiana Bollati Boringhieri, (1972), ISBN 88-339-5182-0;
+* [[Enrico Fermi]], ''Termodinamica'', ed. italiana Bollati Boringhieri, (1972), ISBN 88-339-5182-0.
 * {{ cite book| last = Fermi | first = Enrico| authorlink = Enrico Fermi| year = 1937| title = Thermodynamics| publisher = Prentice Hall| id = ISBN 0-486-60361-X}}
 * {{ cite book| last = Kroemer | first = Herbert| coauthors = Charles Kittel| year = 1980| title = Thermal Physics| edition = 2nd Ed.| publisher = W. H. Freeman Company| id = ISBN 0-7167-1088-9 }}