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Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Was ist die temperatur?

La temperatura es la magnitud termodinámica que pone en evidencia la energía térmica de un cuerpo con relación a la de otro. Esta propiedad termodinámica únicamente describe un estado macroscópico.

Was ist die temperatur?

Esta propiedad va relacionada con la sensación fisiológica de frío y calor. Esta sensación se genera al producirse un intercambio de energía térmica entre el cuerpo humano y otros cuerpos o, simplemente, el medio que la rodea. Si embargo, hay que considerar que la dentro de la percepción humana existe el concepto de sensación térmica que altera esta percepción a causa de otros factores externos.

Aus physikalischer Sicht kann die Temperatur einer Substanz gemäß der Molekulartheorie als Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle definiert werden, aus denen sie besteht. Andererseits kann die Temperatur gemäß der statistischen Mechanik als Ableitung der Energie in Bezug auf die Entropie bei konstantem Volumen definiert werden.

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Als makroskopische Größe hat sie ausschließlich statistischen Charakter. Dies bedeutet, dass es nicht sinnvoll ist, von der Temperatur eines Moleküls oder eines isolierten Atoms zu sprechen, sondern von einer Menge.

Was sind die Skalen zur Temperaturmessung?

Die drei häufigsten Skalen sind:

Theoretisch könnte die Temperatur mit Energieeinheiten gemessen werden, da die Entropie gemäß der Definition der statistischen Mechanik keine Dimensionen hat. Traditionell wurden jedoch Temperaturskalen parallel zu Energieeinheiten erstellt. Die Boltzmann-Konstante ist der Faktor, der es ermöglicht, von einem System von Energieeinheiten zur Temperatur zu gelangen.

Celsius-Skala und Kelvin-Skala

    Die Celsius-Skala ist die am häufigsten verwendete Skala, um die Temperatur auszudrücken. Fast jeder verwendet die Celsius-Skala (° C) für die Messung der meisten Messungen. Die Temperaturschwankung von einem Grad zum nächsten auf einer Celsius-Skala ist dieselbe wie auf einer Kelvin-Skala.

    Der Unterschied zwischen der Celsius- und der Kelvin-Skala besteht darin, ihren Nullpunkt festzulegen:

    • Auf der Celsius-Skala entspricht 0ºC dem Gefrierpunkt von Wasser.
    • Auf der Kelvin-Skala entsprechen 0 Grad der Mindesttemperatur, die ein Körper theoretisch erreichen könnte. Kälter als 0 Kelvin ist unmöglich.

    Fügen Sie 273,15 Kelvin hinzu, um die Größe einer Celsius-Skala in eine Kelvin-Skala umzuwandeln. Das heißt, der Gefrierpunkt von Wasser auf der Kelvin-Skala beträgt 273,15 k.

    Kelvin-Skalenintervalle werden in Kelvin gemessen, wurden jedoch zuvor als Kelvin-Grad bezeichnet.

    Fahrenheit-Skala

    Es gibt jedoch einige Länder, insbesondere die Vereinigten Staaten, in denen die Fahrenheit-Skala noch im täglichen Leben verwendet wird. Dies ist eine historische Skala, in der der Gefrierpunkt von Wasser 32 ° F und die Siedetemperatur von Wasser 212 ° F beträgt.

    Was sind die Temperatureinheiten im internationalen System der Nationen?

    Die Maßeinheit für die Temperatur im Internationalen Einheitensystem (SI) ist der Kelvin. Kelvin ist daher die Einheit, die von Wissenschaftlern verwendet wird. Es wird häufig als Kelvin-Grad bezeichnet.

    Innerhalb der Wissenschaft definiert das Internationale Einheitensystem (SI) eine Skala und eine Einheit für die thermodynamische Temperatur basierend auf dem Tripelpunkt von Wasser. Der Tripelpunkt ist einer, bei dem der feste Zustand, der flüssige Zustand und der gasförmige Zustand einer Substanz im Gleichgewicht nebeneinander existieren. Es wird mit einer Temperatur und einem Dampfdruck definiert. Der Tripelpunkt von Wasser ist ein leicht reproduzierbarer zweiter Referenzpunkt.

    Aus historischen Gründen wurde der Tripelpunkt von Wasser auf 273,16 Einheiten des Messintervalls festgelegt. Dieses Intervall wird als Kelvin (Kleinbuchstaben) bezeichnet, dargestellt durch das Symbol K (Großbuchstaben) zu Ehren des schottischen Physikers William Thomson (Lord Kelvin), der zuerst die Skala definiert hat. Zuvor hieß es Kelvin-Grad.

    Welche Beziehung besteht zwischen Temperatur und Thermodynamik?

    Was ist die temperatur?Eine der im Bereich der Thermodynamik untersuchten Haupteigenschaften ist die Temperatur. In der Thermodynamik sind Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Materiebereichen besonders wichtig. Diese Unterschiede ermöglichen die Wärmebewegung von einer Region in eine andere. Wärme ist, dass es die Übertragung von Wärmeenergie ist.

    Spontan fließt Wärme nur aus den Regionen mit der höchsten Temperatur in den Regionen mit einem niedrigeren Wert. Wie im zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in Clausius 'Aussage angegeben. Wenn also keine Wärme zwischen zwei Objekten übertragen wird, liegt dies daran, dass beide Objekte die gleiche Temperatur haben.

    Nach dem klassischen thermodynamischen Ansatz variiert die Temperatur eines Objekts proportional zur Geschwindigkeit der darin enthaltenen Partikel. Es kommt nicht auf die Anzahl der Partikel (der Masse) an, sondern auf deren Durchschnittsgeschwindigkeit: Je höher die Temperatur, desto höher die Durchschnittsgeschwindigkeit. Daher ist die Temperatur direkt mit der durchschnittlichen kinetischen Energie der Partikel verbunden, die sich relativ zum Massenschwerpunkt des Objekts bewegen.

    Die Temperatur ist eine intensive Variable, da sie unabhängig von der Menge der in einem Objekt enthaltenen Partikel ist, seien es Atome, Moleküle oder Elektronen. Es ist eine Eigenschaft, die nicht von der Substanzmenge oder der Art des Materials abhängt.

    Entspricht die Temperatur der Wärmeenergie?

    Die Moleküle aller materiellen Substanzen (Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase) sind aufgrund der vielfältigen Wechselwirkungen, die sie im Körper eingehen, immer in einem kontinuierlichen Schwingungs- oder Bewegungszustand.

    Infolge dieser zufälligen Bewegung haben die Atome und Moleküle der Materie eine bestimmte innere Energie, da sie kinetische Energie in Form von Bewegung und auch potentielle Energie aufgrund der zwischen den Teilchen ausgeübten Kräfte haben.

    Innere Energie wird auch als Wärmeenergie von Körpern bezeichnet.

    Andererseits ist die Temperatur die Größe, mit der der Durchschnittswert der Wärmeenergie eines Körpers registriert werden kann.

    Wie wird die Temperatur gemessen?

    Thermometer sind das Werkzeug zur quantitativen Messung der Temperatur, das in Bezug auf verschiedene Messskalen ( Celsius-Skala, Kelvin-Skala oder Fahrenheit-Skala) kalibriert werden kann.

    Um die Temperatur eines Systems zu bestimmen, muss es sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Temperatur nur dann mit der Position variiert, wenn für jeden Punkt ein kleiner Bereich um ihn herum vorhanden ist, der als ausgeglichenes thermodynamisches System behandelt werden kann. In der statistischen Thermodynamik sprechen wir anstelle von Partikeln von Freiheitsgraden.

    Auf dem Gebiet der Thermodynamik soll sich ein System in einem Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts befinden, wenn es nicht in der Lage ist, spontan eine Zustandsänderung oder einen thermodynamischen Prozess zu erfahren, wenn es bestimmten Randbedingungen ausgesetzt ist.

    Derzeit gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Temperatur zu messen. Unterschiedliche Systeme hängen normalerweise von der Anwendung ab oder davon, ob sehr hohe oder sehr niedrige Temperaturen gemessen werden müssen. Das bekannteste und am häufigsten verwendete Werkzeug ist jedoch das Thermometer.

    Variationen im thermischen Zustand eines Körpers verursachen Änderungen einiger makroskopischer Eigenschaften (Dilatation, Entwicklung des elektrischen Widerstands, Erzeugung elektromotorischer Kräfte, Änderungen des Drucks oder Volumens in einem Gas usw.). Folglich ermöglichen die Variationen dieser Eigenschaften, dass sie für die Konstruktion von Instrumenten verwendet werden, die Temperaturschwankungen erfassen.

    Was bedeutet es im thermischen Gleichgewicht?

    In einem grundlegenderen Ansatz wird die empirische Definition der Temperatur aus den thermischen Gleichgewichtsbedingungen abgeleitet, die nach dem Nullprinzip der Thermodynamik ausgedrückt werden.

    Wenn sich zwei Systeme im thermischen Gleichgewicht befinden, haben sie die gleiche Temperatur. Die Erweiterung dieses Prinzips als Äquivalenzbeziehung zwischen verschiedenen Systemen rechtfertigt grundsätzlich die Verwendung des Thermometers und legt die Prinzipien seines Aufbaus für seine Messung fest.

    Obwohl das Nullgesetz der Thermodynamik die empirische Definition vieler Temperaturskalen ermöglichen würde, wählt das zweite Gesetz der Thermodynamik eine einzige Definition als die bevorzugte aus: die absolute Temperatur, die als thermodynamische Temperatur bekannt ist.

    Diese Funktion entspricht der Variation der inneren Energie in Bezug auf die Änderungen der Entropie eines Systems. Sein natürlicher, intrinsischer oder Nullpunktursprung ist der absolute Nullpunkt, wobei die Entropie eines Systems minimal ist. Obwohl dies die vom Modell beschriebene absolute Mindesttemperatur ist, postuliert der dritte Hauptsatz der Thermodynamik, dass der absolute Nullpunkt von keinem physikalischen System erreicht werden kann.

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    Geändert am: 17. März 2020