Thermostatistik ed

Table of Contents

Grundlagen Thermodynamik ed

Definitionen ed

thermodynamisches System
makroskopisches System aus sehr vielen Teilchen/Atomen/... mit sehr vielen Freiheitsgraden (Mikrozustände uninteressant)

isoliertes System
kein Austausch von Teilchen oder Eigenschaften (Energie, Wechselwirkungen)

geschlossenes System
kein Austausch von Materie mit der Umgebung

offenes System
Materie- und Eigenschaften austauschbar

Kontakt
Wechselwirkung zwischen Systemen, Austausch von Eigenschaften

extensive Zustandsgrößen
mengenabhängig (additiv bei Zusammensetzung von Systemen) z.B. V, Masse, U

intensive Zustandsgrößen
mengenunabhängig, z.B. T, p,...Dichten

Zustand
vollständiger Satz von unabhängigen Zustandsgrößen, Punkt im Zustandsraum

Gleichgewichtszustand
Zustand, in dem die Zustandsgrößen zeitlich konstant bleiben

quasistatischer Prozess
Zustandsänderung langsam gegenüber Relaxationszeit, durchläuft nur Gleichgewichtszustände

Kreisprozess
Anfangs- und Endzustand sind gleich

Arbeit ed

Die innere Energie ist der Anteil der Gesamtenergie (kinetisch und potentiell), der nicht von der Bewegung des Schwerpunktes abhängt. Da der Schwerpunkt meist fest im Laborsystem ist, ist dies die Gesamtenergie. Die innere Energie ist eine Zustandsgröße.

Arbeit ist die Änderung der inneren Energie des Systems. Das Vorzeichen ist also positiv, wenn das System Energie gewinnt. Sie ist immer von der Form

$  \delta W = \xi d X  $

wobei \( \xi \) intensive Variable und \( X \) extensive Variable ist (konjugierte Variaben).

mechanische (Volumen-) Arbeit
\( \delta W_{mech} = - p dV \)

Magnetisierungsarbeit
\( \delta W_{mag} = \mathbf{B} \cdot d \mathbf{M} \) ( \( \mathbf{B} \) : Magnetfeld, \( \mathbf{M} \) : magnetisches Moment)

chemische Arbeit
\( \delta W_{chem} = \mathbf{\mu} \cdot d \mathbf{N} \) ( \( \mathbf{\mu} \) : magnetische Potentiale, \( \mathbf{N} \) : Teilchenzahlen)

Temperatur ed

0. Hauptsatz