Thermodynamik

Grundkurs Klasse 12

Die Schüler erkennen, dass Eigenschaften und Verhalten thermodynamischer Systeme sowohl mit der phänomenologischen Betrachtungsweise als auch mit Hilfe des Modells vom Aufbau der Stoffe aus Teilchen erfasst werden können. Sie erfahren, wie Gesetze der phänomenologischen Thermodynamik durch kinetisch-statistische Betrachtungen auf der Grundlage eines einfachen Modells hergeleitet werden können.
Die Schüler werden in die Lage versetzt, die Grundgleichung der kinetischen Gastheorie zu interpretieren.
Sie erkennen, dass die Hauptsätze der Thermodynamik allgemeine Erfahrungssätze sind, die das Verhalten thermodynamischer Systeme beschreiben.
Die Schüler erfahren, wie der 2. Hauptsatz der Thermodynamik mit den Begriffen reversibler und irreversibler Vorgang qualitativ formuliert und welcher Wirkungsgrad bei Wärmekraftmaschinen erreicht werden kann.
Sie gewinnen die Einsicht, dass diese Erkenntnisse zielgerichtet bei der Konstruktion von Wärmekraftmaschinen genutzt werden, damit ein wirksamer Beitrag zum Schutz der Umwelt geleistet wird, der jedoch noch nicht befriedigen kann.
Die Schüler lernen, wie die Gleichungen für spezielle reversible Zustandsänderungen des idealen Gases aus der allgemeinen Zustandsgleichung gewonnen werden können.

Phänomenologische Betrachtung



Inhalt

Hinweis

Links

Zustandsgrößen

    Druck, Volumen, Temperatur, innere Energie

Physik 8, Lernbereich Themodynamik

 

Volumenänderung von Körpern

Berücksichtigung in der Technik

 

Allgemeine Gasgleichung

Stoffabhängigkeit von R

 

Prozessgrößen

 

 

Wärme, Volumenarbeit

Berechnen der Volumenarbeit durch Anwenden der Integralrechnung

 

1. Hauptsatz der Thermodynamik

Würdigung R. Mayers und J. P. Joules
Unmöglichkeit der Konstruktion eines Perpetuum mobile 1. Art
Aufstellen von Energiebilanzen

 

Isochore, isobare, isotherme und adiabatische Zustandsänderungen

 

 

Zustandsdiagramme

Computersimulation von Zustandsänderungen

 

Zustandsänderungen in Wärmekraftmaschinen

Zustandsänderungen im Viertakt-Dieselmotor

 

Kreisprozesse

 

 

Z: Zustandsgleichung für reale Gase

 

 

Umweltbelastung durch Wärmekraftmaschinen, Probleme und Lösungen

Projekt Wärmekraftmaschinen, Wirkungsgrade und Umweltbelastung

 

Reversible und irreversible Vorgänge

 

 

2. Hauptsatz der Thermodynamik

Formulierung ohne Entropie Unmöglichkeit der Konstruktion eines Perpetuum mobile 2. Art

 

Wirkungsgrad realer und idealer Wärmekraftmaschinen

    Z:

 

 

 

Kinetisch-statistische Betrachtung

 

Inhalt

Hinweis

Links

Modell ideales Gas

    Energieverteilung der Teilchen des idealen Gases

Physik 6, Lernbereich Thermodynamik
Teilchenmodell vom Aufbau der Stoffe 

 

Brown’sche Bewegung

Real- und Modellexperimente

 

Diffusion

    Abhängigkeit der Diffusionsgeschwindigkeit von der Masse der Teilchen und der Temperatur des Gases

 

 

Kinetisch-statistische Deutung der Zustandsgrößen

Absoluter Nullpunkt der Temperatur

 

Grundgleichung der kinetischen Gastheorie

    Z:

Herleitung mit vereinfachtem Modell

 

Avogadrosche Zahl

    Z:

SE Ölfleck-Experiment

 

Z: für einatomige Gase

 

 

Energieverteilung der Teilchen

 

 

Phänomenologische und kinetisch-statistische Betrachtung von Aggregatzustandsänderungen

    Schmelzen und Erstarren
    Sieden und Kondensieren
    Verdunsten

Qualitative Erörterungen
Erklären der Vorgänge aus kinetisch statistischer Sicht
SE Spezifische Schmelz- und spezifische Verdampfungswärme