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Thermodynamische Begriffe

Zustandsgrößen, Zustandsvariablen

Definition
Größen, welche die exakte Beschreibung des Zustandes eines Systems erlauben, bezeichnet man als Zustandsgrößen, dazu gehören der Druck p , die Temperatur T , das molare Volumen v und die Stoffmenge n . Später werden noch weitere hinzukommen (innere Energie U , Enthalpie H , freie Energie A , Entropie S , freie Enthalpie G ; eventuell: Oberfläche, elektrische Polarisation...).

Es ist sehr wichtig, dass Zustandsgrößen nur vom Zustand des Systems selbst abhängen, nicht aber vom Weg, auf dem der Zustand erreicht wird.

Das heißt es interessiert nur der momentane Zustand und nicht die "Vorgeschichte" eines Systems. Andere Größen, die nicht vom Zustand, sondern vom Weg abhängen, sind z.B. zugeführte Arbeit oder aufgenommene Wärme.

Beispiel

Dazu ein einfaches Beispiel:

Wenn zwei Gruppen von Wanderern auf einen Berg laufen, von denen die eine Gruppe den direkten Weg wählt, die andere sich etwas mehr Zeit lassen möchte und in Serpentinen hochläuft, wird nachher die erreichte Höhe, also die potenzielle Energie beider Gruppen gleich sein, aber die geleistete Arbeit wird für die zweite Gruppe sehr viel größer sein als für die, die den direkten Weg gewählt haben.

Man kann weiterhin intensive und extensive Zustandsgrößen unterscheiden:

Definition
Intensive Zustandsgrößen ändern ihren Wert nicht, wenn zwei identische Systeme vereinigt werden, d.h. sie sind unabhängig von der Molzahl (z.B. p , T , Viskosität, Brechungsindex). Extensive Zustandsgrößen verdoppeln ihren Wert, wenn zwei identische Systeme vereinigt werden (z.B. V , n i , m , U , H , S , G ).

Bei reinen Stoffen erhält man aus extensiven Zustandsgrößen intensive, indem man durch die Molzahl teilt (molare Größen):

intensive Größe = extensive Größe Molzahl

Beispiel

Molvolumen:

v = V n

molare Enthalpie:

h = H n

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