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Hauptsätze der Thermodynamik sicher verstehen

Die Thermodynamik beschreibt Wärme, Arbeit, innere Energie und die Richtung natürlicher Prozesse. Der nullte, erste und zweite Hauptsatz bilden die Grundlage für viele Energie- und Wärmeaufgaben.

Auf dieser Seite übst du Systemgrenzen, Energieerhaltung, Volumenarbeit, Entropie, reversible und irreversible Prozesse, Carnot-Wirkungsgrad, Wärmekraftmaschinen, Kühlschränke und Wärmepumpen.

So löst du thermodynamische Aufgaben

  1. Definiere System und Umgebung.
  2. Lege die Vorzeichen von Wärme und Arbeit fest.
  3. Wende ΔU = Q − W beziehungsweise den passenden Zusammenhang an.
  4. Prüfe Entropierichtung, Wirkungsgrad und Energieeinheiten.

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Hauptsätze der Thermodynamik und Entropie online üben

Test 3 zu Thermodynamik und Entropie mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Systemgrenze, Vorzeichen von Wärme und Arbeit sowie den zweiten Hauptsatz.

5 Fragen
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Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Was besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Energie wird erhalten; Wärme und Arbeit können die innere Energie verändern..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Der erste Hauptsatz ist eine Form des Energieerhaltungssatzes für thermodynamische Systeme.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Energie wird erhalten; Wärme und Arbeit können die innere Energie verändern.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Der erste Hauptsatz ist eine Form des Energieerhaltungssatzes für thermodynamische Systeme.

2. FrageMultiple Choice

Welche Gleichung gilt bei der Konvention W als vom System verrichtete Arbeit?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: ΔU = Q − W.

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Die innere Energie steigt durch zugeführte Wärme Q und sinkt durch vom System verrichtete Arbeit W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet ΔU = Q − W. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Die innere Energie steigt durch zugeführte Wärme Q und sinkt durch vom System verrichtete Arbeit W.

3. FrageMultiple Choice

Ein System nimmt 500 J Wärme auf und verrichtet 200 J Arbeit. Wie ändert sich U?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Die innere Energie steigt um 300 J..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: ΔU = Q − W = 500 J − 200 J = 300 J.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die innere Energie steigt um 300 J.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

ΔU = Q − W = 500 J − 200 J = 300 J.

4. FrageMultiple Choice

Ein Gas nimmt 100 J Wärme auf und verrichtet keine Arbeit. Wie groß ist ΔU?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 100 J.

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Bei W = 0 gilt ΔU = Q = 100 J.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 100 J. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Bei W = 0 gilt ΔU = Q = 100 J.

5. FrageMultiple Choice

Ein System gibt 300 J Wärme ab und verrichtet 100 J Arbeit. Wie groß ist ΔU?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: −400 J.

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Q = −300 J und W = 100 J; daher ΔU = −300 J − 100 J = −400 J.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet −400 J. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Q = −300 J und W = 100 J; daher ΔU = −300 J − 100 J = −400 J.

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Hauptsätze der Thermodynamik FAQ

Was besagt der erste Hauptsatz?

Energie wird erhalten. Die Änderung der inneren Energie ergibt sich aus zugeführter Wärme und verrichteter Arbeit, zum Beispiel ΔU = Q − W.

Was besagt der zweite Hauptsatz?

Natürliche Prozesse besitzen eine bevorzugte Richtung; die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt nicht ab.

Warum erreicht eine Wärmekraftmaschine nie 100 Prozent Wirkungsgrad?

Sie muss einen Teil der Wärme an ein kälteres Reservoir abgeben; außerdem entstehen in realen Maschinen Verluste.