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.

9. Test

Hauptsätze der Thermodynamik und Entropie online üben

Test 9 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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Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Was ist ein Kühlschrank?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Eine Wärmepumpe, die dem Innenraum Wärme entzieht und an die Umgebung abgibt..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Der Kompressor benötigt Arbeit, damit Wärme vom kalten Innenraum zum wärmeren Raum transportiert wird.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Eine Wärmepumpe, die dem Innenraum Wärme entzieht und an die Umgebung abgibt.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Der Kompressor benötigt Arbeit, damit Wärme vom kalten Innenraum zum wärmeren Raum transportiert wird.

2. FrageMultiple Choice

Warum wird die Rückseite eines Kühlschranks warm?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Dort wird die entzogene Innenraumwärme zusammen mit Antriebsenergie abgegeben..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Die abgegebene Wärme ist größer als die allein aus dem Innenraum entnommene Wärme.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Dort wird die entzogene Innenraumwärme zusammen mit Antriebsenergie abgegeben.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Die abgegebene Wärme ist größer als die allein aus dem Innenraum entnommene Wärme.

3. FrageMultiple Choice

Was beschreibt die Leistungszahl einer Wärmepumpe?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Das Verhältnis der abgegebenen Heizwärme zur eingesetzten Antriebsarbeit..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Die Leistungszahl kann größer als 1 sein, weil zusätzlich Umweltwärme aufgenommen wird.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Das Verhältnis der abgegebenen Heizwärme zur eingesetzten Antriebsarbeit.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Die Leistungszahl kann größer als 1 sein, weil zusätzlich Umweltwärme aufgenommen wird.

4. FrageMultiple Choice

Warum kann eine Wärmepumpe eine Leistungszahl größer als 1 haben?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Sie transportiert zusätzlich Umweltwärme und erzeugt nicht die gesamte Heizwärme aus Strom..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Die elektrische Arbeit treibt den Transportprozess; die Umwelt liefert einen weiteren Energieanteil.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie transportiert zusätzlich Umweltwärme und erzeugt nicht die gesamte Heizwärme aus Strom.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Die elektrische Arbeit treibt den Transportprozess; die Umwelt liefert einen weiteren Energieanteil.

5. FrageMultiple Choice

Warum ist die geöffnete Kühlschranktür keine sinnvolle Raumkühlung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Der Kühlschrank gibt die entzogene Wärme plus elektrische Antriebsenergie an den Raum ab..

  1. System und Energiefluss erkennen: Bestimme Systemgrenze, Wärmeübertragung, Arbeit und Zustandsänderung.
  2. Hauptsatz anwenden: Die Gesamtenergie im Raum nimmt dadurch zu, statt abzunehmen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Kühlschrank gibt die entzogene Wärme plus elektrische Antriebsenergie an den Raum ab.. Achte auf Vorzeichen, Einheiten, Wirkungsgrad und Richtung des Prozesses.

Die Gesamtenergie im Raum nimmt dadurch zu, statt abzunehmen.

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.