Thermodynamik

Die Thermodynamik ist die Lehre von Energie, Wärme, Arbeit und ihren Umwandlungen. Sie beschreibt, wie Energie übertragen, umgewandelt und gespeichert wird.

• 0. Hauptsatz (Temperaturgleichgewicht): Wenn zwei Systeme jeweils mit einem dritten im thermischen Gleichgewicht stehen, dann stehen sie auch miteinander im Gleichgewicht.

  Grundlage für die Definition von Temperatur.

• 1. Hauptsatz (Energieerhaltung):

  Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, nur umgewandelt werden.

  \[ \Delta U = Q - W \]

  Änderung der inneren Energie \(\Delta U\) = aufgenommene Wärme \(Q\) minus verrichtete Arbeit \(W\).

  Energie bleibt in einem abgeschlossenen System erhalten.

• 2. Hauptsatz (Richtung von Prozessen): Wärme fließt von selbst nur von warm nach kalt. Die Entropie \(S\) (Maß für Unordnung) nimmt in einem abgeschlossenen System nie ab: $\( \Delta S \geq 0 \)$

  Prozesse sind irreversibel.

• 3. Hauptsatz (absolute Temperatur): Am absoluten Nullpunkt (\(T = 0 \,{\rm K}\)) besitzt ein perfekter Kristall die Entropie \( S = 0 \)

  Der absolute Nullpunkt ist prinzipiell unerreichbar.

Synopsis

• 0. Hauptsatz: Temperaturvergleich

• 1. Hauptsatz: Energieerhaltung

• 2. Hauptsatz: Richtung der Prozesse (Entropie)

• 3. Hauptsatz: Nullpunkt der Entropie