7.3 - mec

Aufgaben Thermodynamik vom 07.03.2007
Begriffe
a) Beschreiben Sie kurz die wesentlichen Inhalte der 4 Hauptsätze der Thermodynamik. Geben Sie jeweils eine
Formulierung des Hauptsatzes an.
b) Was ist ein Perpetuum Mobile 1. Art.
c) Was ist ein Perpetuum Mobile 2. Art.
d) Was verstehen Sie unter STP und SATP. Welche Werte sind darin spezifiziert?
e) Erläutern Sie die Begriffe thermodynamisches System, offenes, geschlossenes, abgeschlossenes thermodynamisches
System
f) Erläutern Sie die Begriffe Zustandsgleichung, Zustandsgrösse, Prozessgrösse, Wärme, phänomenologische Beschreibung, kinetisch-statistische Beschreibung
g) Worin unterscheiden sich Festkörper, Flüssigkeiten und Gase? Erläutern Sie die Begriffe Form- und Volumenverhalten, Molekularbewegung, thermische Bewegung.
h) Wie kommt der Gasdruck zustande? Wie hängt er mit der Geschwindigkeit der Gasteilchen zusammen? Welche
Einheit hat er in SI Einheiten? Nennen Sie zwei weitere gebräuchliche Einheiten für den Druck? Wie stehen sie
zueinander in Beziehung?
i) Wie hängt die Temperatur mit dem Nullten Hauptsatz der Thermodynamik zusammen? Nennen Sie die drei wichtigsten Temperturskalen? Wie erfolgt die Umrechnung zwischen ihnen?
j) Erläutern Sie die Begriffe Schmelzwärme, spezifische Schmelzwärme, Erstarrungswärme, Verdampfungswärme,
Kondensationswärme, Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Verdunsten
k) Erläutern Sie die Begriffe Längenausdehnungskoeffizient, Flächenausdehnungskoeffizient, Volumenausdehnungskoeffizient. Wie lautet die Beziehung zwischen Temperaturerhöhung und Längenausdehnung?
l) Erläutern Sie die Begriffe (spezifische) Wärmekapazität. Was ist bei Gasen zu berücksichtigen?
Ideales Gas
a) Was ist ein ideales Gas? Skizzieren Sie die Geschwindigkeitsverteilung in einem N(v) Graph. Wie hängt seine
innere Energie von der Temperatur ab?
b) Wie lautet die Zustandsgleichung des idealen Gases. Erläutern Sie die verschiedenen physikalischen Grössen.
c) In welcher Weise hängt der Druck des idealen Gases bei konstanter Temperatur vom Volumen ab? Leiten Sie diese
funktionale Beziehung aus der Zustandsgleichung des idealen Gases her. Skizzieren Sie den funktionalen Verlauf in
einem Graphen.
d) Wie verändert sich der Druck des idealen Gases bei konstantem Volumen in Abhängigkeit der Temperatur.
Skizzieren Sie den Verlauf pHTL.
f) Wie ändert sich der Druck des idealen Gases, wenn die Anzahl der Teilchen verdoppelt wird. Das Volumen und die
Temperatur sollen dabei nicht geändert werden.
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g) Welche vier wichtigen Prozesse (mit einem idealen Gas) haben wir kennengelernt? Zeichnen Sie diese Prozesse im
p(V) Diagramm ein. Welche wichtige Beziehung gilt für jeden dieser vier Prozesse? Welche Arbeit wird jeweils
geleistet?
Temperatur Skalen
a) Rechnen Sie 37 °C in Fahrenheit um.
b) Geben Sie die Schmelztemperatur von Eis in der Kelvin Skala an.
c) Welche Temperatur hat der Nullpunkt der Fahrenheit Skala in °C.
d) Welcher Temperaturdifferenz in °C entspricht eine Temperaturdifferenz von 5 Grad Fahrenheit?
e) Welcher Temperaturdifferenz in °C entspricht eine Temperaturdifferenz von 5 Grad Kelvin?
Druck Einheiten
a) Geben Sie den Druck von 100 hPa in bar / atm / mmHg an.
Thermodynamische Prozesse
Gegeben sei ein Gas mit der Temperatur T = 25 °C und dem Druck p = 105 Pa in einem Behälter mit einem Volumen
von V = 1 m3 . Welche Arbeit ist notwendig, das Gas
a) isotherm
b) adiabatisch
c) isobar
auf das Volumen V = 0.2 ÿ m3 zu komprimieren?
Zeichnen Sie (qualitativ) die entsprechenden Prozesse im p(V) Diagramm ein.