Allgemein

--Smily1306 19:43, 12. Jul 2004 (CEST)

Kleine Anregung: Ich versteh die Formeln im Artikel gut, weil ich sie schon kenne. Doch für andere, was ist \rho (Dichte?) w (Geschwindigkeit des Systems) dV (Volumenänderung?), oder was ist V_{kv} (Volumen des Systems?). Ich glaube, das sollte man noch nennen, sonst wäre es nicht vollständig. Des weiteren wäre es vielleicht gut statt gz (Gravitationsenergie) eine allgemeine Potentialfunktion einzuführen, da es ja noch andere Potetiale gibt wie z.B. Elektrische Felder. Mehrstoffgemische werden auch noch nicht berücksichtigt.

So langsam wird der Artikel ja doch noch gut :-). Man sollte eventuell noch vor den Hauptsätzen erwähnen, was Zustandsgrößen sind und wann sie als intensiv bzw. extensiv bezeichnet werden. --Coma 08:28, 28. Feb 2003 (CET)

Eine Anmerkung, dass man die Hauptsätze auch aus der Statistik heraus beweisen kann (die Axiome also dort Sätze sind und so eine tiefere Rechtfertigung erlangen), wäre sicher auch nicht schlecht. --Coma

Eventuell kommt es mal dazu, dass jeder (insbesondere der 2.) Hauptsatz seinen eigenen Artikel braucht, wenn die Geschichte/Begruendung/Interpretation... mit reingenommen wird.

A. Linder hat in seinem "Grundkurs Theoretische Physik" folgende sehr schöne einheitliche Axiome:

Nullter Hauptsatz (R. H. Fowler): Es gibt eine Zustandsgröße Temperatur T. Zwei Systeme (oder Teile eines Systems) sind nur dann im thermischen Gleichgewicht, wenn sie gleiche Temperatur haben.

Erster Hauptsatz (R. Mayer, H. v. Helmholtz): Es gibt eine Zustandsgröße Innere Energie U. Sie wächst um die reversibel oder irreversibel zugeführte Wärmemenge \deltaQ und um die am System geleistete Arbeit \delta A: dU \equiv \delta Q + \delta A.

Zweiter Hauptsatz (R. Clausius, W. Thomson/Kelvin): Es gibt eine Zustandsgröße Entropie S. Sie wächst um die reversibel zugeführte Größe \delta Q_rev/T, dS \equiv \delta Q_rev/T und kann bei einem abgeschlossenen System mit der Zeit nur zunehmen: dS/dt >= 0 für ein abgeschlossenes System.

Dritter Hauptsatz (W. Nernst): Beim absoluten Nullpunkt der Temperatur (T=0) hängt die Entropie nur vom Entartungsgrad des Grundzustandes ab. Mann kann dort S=0 setzen.

Ich hoffe man kann etwas mit Latex-Befehlen anfangen, die Wikipedia-Entsprechungen kenne ich noch nicht so gut.

--Coma

• Eine Frage zum zweiten Hauptsatz

Hab grad mal nachgedacht. Eigentlich hat man doch keinen Temperaturunterschied, oder? Dadurch dass die (Bewegungs-)Geschwindigkeit sinkt, wird nur der Druck an der Oberseite geringer. Aber die Temperatur wird ja über Schwingungen des Atoms hervorgerufen. Und die ändern sich nicht. --Ak

Ich hab nicht drüber nachgedacht, weil mir schon die Konstruktion so speziell schien, dass nicht mal klar ist, ob sich das überhaupt realisieren läßt. Abgesehen davon ist Temperatur eine makroskopische Größe! Sie mikroskopisch zu interpretieren schlägt immer irgendwie irgendwann fehl, mal ganz abgesehen davon, dass sie dann sehr entscheidend vom themodynamischen System abhängt. Ich kenne mich jetzt nicht so gut mit den theoretischen Grundlagen bei Magneten aus, aber dort muss man Temperatur (mikroskopisch gesehen) wohl wieder ganz anderes interpretieren. Und wenn man die Dinge mikroskopisch betrachtet, müsste man ganz streng genommen die Quantenmechanik berücksichtigen. Und dann ist wieder alles ganz anders... --Coma 14:06, 4. Jan 2004 (CET)

Hallo Ak,
hallo Coma,
danke für Euer Interesse.
Bei einatomigen Gasen kann nur die Geschwindigkeit der Atome die Temperatur darstellen, weil es keine schwingenden Atombindungen geben kann.
Ich vermute deshalb, dass sowohl der Druck als auch die Temperatur nach oben hin absinken.
Meine Konstruktion ist gar nicht so speziell, wenn man sich die Atmosphäre eines Planeten ansieht, der keine Sonne hat, sondern in eine gleichmäßig warme Hintergrundstrahlung eingebettet ist.
An der sehr unscharfen oberen Grenze dieser Atmosphäre beschreiben die Gasatome mehr oder weniger lang gestreckte Wurfparabeln, werden hochgeworfen und fallen danach wieder zurück, und stoßen nur sehr selten zusammen.
Hier findet man unter
Perpetuum Mobiles zweiter Art, aber mit Gas im Feld
einige sehr seltsame Konstruktionen
[1]
Karl

Hallo. Mir kam ein ähnlicher Gedanke, als ich kürzlich von einem befreundeten Heizungsinstallateur hörte, daß Wäremespeicher bei Solarheizung so hoch wie möglich gebaut werden, um eine entsprechende Schichtung zu erhalten.

Grüße.

Ich habe kleine Änderungen an der Seite vorgenommen, die fachlich notwendig erschienen: z.B. kann Wärme vollständig in Energie umgewandelt werden (z.B. bei der isothermen Expansion eines Gases). Beim PM II Art geht es um periodisch arbeitende Maschinen, die den Ausgangszustand anschliessend auch wieder herstellen.Auch ist die Boltzmannsche Formulierung des Wärmetods des Universums eher missverständlich. Ich versuche im Laufe der Zeit Abschnitte ûber Thermodynamik und statistische Physik ein bischen "nachzuzeichnen", soweit ich Zeit dafür finde; JUS

Hab\" den Absatz Der perfekte Kristall ist nötig, da zum Beispiel ein Glas durch die chaotische Anordnung der Atome eine gewisse Entropie auch am absoluten Nullpunkt behält. entfernt, da es AFAIK falsch ist. Es gibt keinen Grund warum Glas nicht auch "auskristallisieren" sollte. Alles was der 3. Hauptsatz fordert ist, dass die Entropiefunktion für T->0 ebenso gegen 0 geht. AgClx 16:35, 14. Mai 2004 (CEST)

Ich habe die Änderung des ersten Haupsatzes wieder Rückgängig gemacht, da die neue Version nicht den vollen Umfang abdeckt.

--Smily1306 07:35, 20. Jul 2004 (CEST)

Sorry, aber das ist falsch. Diese Version deckt eine mikroskopische Gastheorie ab, die keinesfalls im Geiste der Thermodynamik, bestenfalls einer statistisch aufgeweichten Theorie liegt. Die Thermodynamik ist fuer mehr als kinetische Gastheorie im Schwerefeld gemacht. Im Grunde kennt die Thermodynamik keine Atome. Zudem ein schlimmer didaktischer Fehler: eine Formel, deren Formelzeichen nirgendwo erklaert sind kann man gleich weglassen.

Bitte den allgemeineren Ausdruck wieder reinstellen!

--Proxima 08:32, 20. Jul 2004 (CEST)

Ausserdem, das war der eigentliche Grund fuer meine Ueberarbeitung ist die Erlaeuterung des ersten Hauptsatzes ein einziges begriffliches und stilistisches Chaos. Man sieht auf den ersten Blick, dass hier einige Saetze nachtraeglich eingefuegt wurden. So wird manches thematisch zusammengehoerige getrennt und eine gewichtete Struktur der Aussagen ist so nicht erkennbar.

Ich wuerde mich selbstverstaendlich einer kritischen Diskussion meiner Version stellen aber das ist schon eine seltsame Praxis hier.

--Proxima 08:37, 20. Jul 2004 (CEST)

Da hier offensichtlich bisher kein Bedarf an Diskussion gesehen wird, werde ich noch einen letzten Anstoss geben.

1. Einige Diskussionsbeitraege bemerken hier ganz richtig: Formel ohne Formelzeichen ist nicht veroeffentlichbar. Das geht nirgendwo, weder in der Wissenschaft, noch in der Popularwissenschaft.
2. Der erste HS ist einfach und allgemein formuliert dU=dW+dQ. Smily behauptet, dies wuerde nicht alle Faelle abdecken. Welche?
3. Zusammenhang: das im zweiten HS benutzte dQ wird im 1. HS in meiner Version erklaert.

Aus diesen Gruenden habe ich die meine Version mit einer Verbesserung wieder hergestellt. Fuer sinnvolle Aenderungen bin ich weiterhin offen.

--Proxima 10:11, 22. Jul 2004 (CEST)

Ja. Ich stimme Dir zu. Für den Otto-Normal-Leser ist diese Formulierung besser, und ich muss ehrlich sagen, für mich als (Bio-)Chemiker war die vorherige Formulierung (ohne nähere Bezeichnung der Größen) sowohl unbekannt als auch unverständlich. --Lode 10:41, 22. Jul 2004 (CEST)

Da ich leider momentan relativ wenig Zeit habe eine etwas verspätete Reaktion: Ich kann der Version des ersten Hauptsatzes wie sie Proxima verwendet hat zustimmen, wenn man ein geschlossenes System betrachtet. Da man aber in vielen Fällen einen Massenstrom über die Systemgrenze hat deckt aus meiner sicht der "Erste Hauptsatz für instationäre Prozesse in einem offenen System" deutlich mehr Fälle ab, da man aus ihm alle anderen möglichen Fälle (stationäres System, geschlossenes System,...) ableiten kann.

--Smily1306 07:39, 23. Jul 2004 (CEST)

Da es sich bei der Version des 1.HS um die Version für ein offenenes System handeln soll und in der Definition für das offene System gesagt wird, dass es einen Energie und Materieaustausch gibt sollte der Materiestrom auch in der Formel vorkommen.

--Smily1306 07:54, 23. Jul 2004 (CEST)

Der Materiestrom ist in der Arbeit mit drin, denn es gibt in diesem Stadium noch keine explizite Vorschrift, die Arbeit auszurechnen. Ich wuerde die Arbeit durch den Materiestrom (z.B. durch eine semipermeable Wand) so ausrechnen:

<math>W=\int \mu dN </math>

Anschaulich heisst dass, ich muss Arbeit verrichten, um ein Teilchen hinzuzufuegen, oder zu entfernen.

Dass ich mit dieser Meinung nicht alleine bin, belegt z.B.:

[2]

dort findet man nach kurzer Suche auch

[3]

--Proxima 09:40, 23. Jul 2004 (CEST)

Nachdem ich in einigen Büchern nachgeschaut habe (ich bin nämlich kein besonders großer Freund von Webseiten als "Beweis" - bist du Webmaster dieser Seiten? ;) ) muss ich dir recht geben, dass "deine" Version des ersten HS die Verbreitetste ist und vermutlich vermutlich "richtigste/allgemeingültigste" ist. Als angehender Ing. habe ich allerdings technische Thermodynamik gehört, in der der 1.HS in der Regel wie von mir angegeben wird.

Da sich ein Laie vermutlich weder unter deiner noch unter meiner Formel etwas Vorstellen kann wäre es vielleicht sinnvoll, sich eher zu bemühen nach einer schöneren Formulierung statt nach einer "perfekten" Formel zu suchen.

--Smily1306 10:54, 23. Jul 2004 (CEST)

Es ist sicher gut Webseiten ein gesundes Misstrauen entgegenzubringen, aber in diesem Fall ist der Server glaube ich nicht der schlechteste.

Und mit einer "schoenen Formulierung" bin ich auch sehr einverstanden, natuerlich zusaetzlich zu den Formeln. Dann wuerde ich allerdings erstmal den Bezug zur Relativitaetstheorie herausnehmen und vielleicht noch manches straffen.

Es gibt naemlich viele doppelte Erklaerungen, unter den einzelnen Begriffen der Thermodynamik. Diese muessten insgesamt auf einen Standard gehoben werden, nicht das hundertmal dasteht: Entropie ist Unordnung.

--Proxima 11:06, 23. Jul 2004 (CEST)

Ich vertraue dem Inhalt der RWTH auch voll und ganz, aber du hast in deiner Beschreibung gesagt, dass du eine Wissenschaftliche und faire Diskussion wünsch und bei Wissenschaftlichen Arbeiten sind Webseiten glaube ich nicht die bevorzugte Quellenangabe oder?

Beim Bezug zur Rel. Theorie stimme ich dir voll und ganz zu. Weiterhin habe ich folgende Formulierung für den 1. HS gefunden: Jedes geschlossene System besitzt eine extensive Zustandsgröße Energie. Die Energie eines Systems kann sich nur durch den Transport von Energie über die Grenze des Systems ändern. Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt unverändert.

--Smily1306 11:28, 23. Jul 2004 (CEST)

Nicht schlecht. Ich denke aber geschlossen ist ein unnoetiger Zusatz und innere Energie sowie in Form von ... sind sinnvolle Zusaetze. Also mein Vorschlag:

Jedes System besitzt eine extensive Zustandsgröße Innere Energie <math>U</math>. Diese kann sich nur durch den Transport von Energie in Form von Arbeit (<math>\delta W</math>) und Wärme (<math>\delta Q</math>) über die Grenze des Systems ändern. Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt unverändert.

--Proxima 12:40, 23. Jul 2004 (CEST)

Ich bin mir nicht sicher wie wichtig der Zusatz ist, denn "bei uns" wird stark unterschieden zwischen offenenes System (grenzt einen bestimmten Raum ab, Stoff- und Arbeits- Wärmetransport über systemgrenze möglich) und geschlossenes System (kein Stofftransport über Systemgrenze möglich).

Eine Frage, wie würde in "deiner" Version des 1.HS z.B. ein Durchlauferhitzer behandelt werden? Bei meiner Version ist es ja so, dass ein Massenstrom mit einer bestimmmten Temp. eintritt und mit einer anderen wieder Austritt (beschrieben durch <math>\dot{m}*h</math>).

--Smily1306 15:47, 23. Jul 2004 (CEST)

Also ich finde den Zusatz geschlossen hier falsch, da innere Energie auch einem offenen System zugeordnet werden muss und dies hier eine eigentlich unzulaessige Einschraenkung waere. Sieht man am besten durch die Fundamentalrelation U=U(S,V,N).

Ein Durchlauferhitzer waere in "meiner" Version so zu behandeln: Nehmen wir an die Menge an Teilchen, die pro Zeiteinheit hinzugefuegt werden und weggenommen werden ist konstant und gleich. Dann entspricht das einfach einem konstanten Waermestrom. Auch der Waermeuebertrag ist ja nicht genauer mikroskopisch festgelegt. Wir sprechen hier ja von allen moeglichen, sehr unterschiedlichen Vorgaengen, wie Strahlung, Waermetransport durch Reibung, u.s.w.

--Proxima 18:42, 23. Jul 2004 (CEST)

Es ist interressant, wie sich die Sichtweisen unterscheiden, so wie wir es gelernt haben scheint alles schon deutlich auf unsere Problemstellungen zugeschnitten zu sein... Da ich mir bei dem geschlossenen System in gegensatz zu dir nicht sicher bin würde ich sagen versuche ich den Teil über den ersten HS. mal so wie von dir vorgeschlagen umzuformulieren.

--Smily1306 12:22, 24. Jul 2004 (CEST)

Das Beispiel zum zweiten Hauptsatz

Doppeleintrag

Vielleicht gibt es weitere Vorschlaege zur Problemloesung. Ich wuerde den Eintrag Hauptsatz der Thermodynamik einfach redirecten. --Proxima 09:57, 9. Nov 2004 (CET)

Das erscheint mir am besten. Kannst Du vorher noch nachschauen, ob dort Informationen vorhanden sind, welche die Darstellung der Hauptsätze im Hauptartikel verbessern können? Grüße, --[[Benutzer:Birger Fricke| Birger_Fricke ⇌]] 11:49, 9. Nov 2004 (CET)