Glossar

1. Hauptsatz der Thermodynamik

$$ \,d E=\delta Q+\delta W $$ $E$ (auch $U$ die innere Energie), $Q$ dem System zugeführte Wärmemenge, $W$ die am System verrichtete Arbeit.

2. Hauptsatz der Thermodynamik

Es gibt sehr viele unterschiedliche Formulierungen des 2. Hauptsatzes. In einer Formulierungen macht der 2. Hauptsatz Aussagen zur Reversibilität von Vorgängen im/am System: \begin{eqnarray} \delta Q & = & T\cdot \,d S \quad (\text{Vorgang reversibel})\\ \delta Q & \lt & T\cdot \,d S\quad (\text{Vorgang irreversibel}) \end{eqnarray} Hierbei ist $S$ die Entropie[+].

Eine weitere Formulierung des 2. Hauptsatzes besagt, dass es unmöglich ist, eine periodisch arbeitende Maschine zu konstruieren, die ohne Verlust Arbeit[+] leistet und dabei ein Wärmereservoir abkühlt.

Entropie

Innere Energie

Wärme

Wärmereservoir

Zustand

Mikrozustand

Dies ist der Zustand des Gesamtsystems beschrieben durch die räumlichen Koordinaten, Impulse, Dreh-Impulse und Schwingungs-Impulse aller Bestandteile des Systems. $$ \text{Mikrozustand}\Leftarrow{\mathbf{q}_i,\mathbf{p}_i,\mathbf{L}_i,\ldots} $$ In der quantenmechanischen Beschreibung ist der Mikrozustand durch die Wellenfunktion gegeben.

Makrozustand

Der Makrozustand ist durch die Angabe eines Satzes von Zustandsvariablen definiert. Anderseits ist der Makrozustand durch die Wahrscheinlichkeits-Verteilung von allen Mikrozuständen (dem statistischen Ensemble) gegeben, die mit den Zustandsvariablen verträglich sind.

Zustandsvariable

Hierzu gehören die Observablen eines Systems: Druck $P$, Temperatur

Arbeit

Arbeit[+] ($W$ für work) bezeichnet die Änderung $\Delta E$ eines Energiegehalts ($E$) durch die Ausübung einer mechanischen Kraft. Es gilt $$ W=\Delta E $$

Es gibt (u.a. !) zwei unterschiedliche Definitionen von Arbeit[+], die ineinander überführbar sind. Die erste Definition basiert auf der Kraft: \begin{eqnarray} W & = & \int_\text{Weg} \mathbf{F}(\mathbf{r})\,d^3r\\ \text{Arbeit} & = & \text{Kraft integriert über den Weg}, \end{eqnarray} wobei $\mathbf{r}$ eine Raum-, oder in 1D, eine Weg-Koordinate ist.

Die zweite Definition basiert auf der Leistung $P$: \begin{eqnarray} W & = & \int_\text{Dauer}P(t)\,d t\\ \text{Arbeit} & = & \text{Leistung integriert über die Zeit}. \end{eqnarray}

Zustandsgröße

Druck

Die einfachste Definition des Drucks $P$ ist die Angabe als Kraft $F$ pro Fläche $A$. $$ P=\frac{F}{A} $$

Kraft

Formelsymbol $F$ für Englisch force.

Leistung

Formelsymbol $P$ für Englisch power.

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