6 Wärme und Energie

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6 Wärme und Energie

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Der Druck, Volumen und Temperatur eines idealen Gases
1. Die thermische Zustandsgleichung gilt für ideale Gase.
2. Die innere Energie U eines idealen Gases ist zum Quadrat der absoluten Temperatur T direkt proportional.
3. Für ideale Gase gilt:
  p ^. V = n ^. R ^. T
4. Die innere Energie U eines idealen Gases ist zur absoluten Temperatur T direkt proportional.
5. Die innere Energie U eines idealen Gases ist zur absoluten Temperatur T indirekt proportional.
6. Unter gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur haben alle Gase das gleiche Molvolumen (ca. 22,4 Liter).
Isochore Zustandsänderung
1. Isochoren sind waagrechte Geraden im pV-Diagramm.
2. Der Vorgang läuft bei konstantem Volumen V ab.
3. Der Vorgang läuft bei konstanter Temperatur T ab.
4. Bei isochoren Vorgängen entspricht die Arbeit einer Rechteckfläche (ungleich 0).
5. Das Volumen V ist proportional zum Druck p: V = const ^. p
6. Bei isochoren Vorgängen wird keine Arbeit verrichtet.
7. Der Druck p ist proportional zur Temperatur T: p = const ^. T
8. Isochore sind senkrechte Geraden im pV-Diagramm.
9. Der Vorgang läuft bei konstantem Druck p ab.
Isobare Zustandsänderung
1. Die Arbeit im pV-Diagramm entspricht einer Rechteckfläche.
2. Isobaren sind senkrechte Geraden im pV-Diagramm.
3. Der Vorgang läuft bei konstanter Temperatur T ab.
4. Der Vorgang läuft bei konstantem Druck p ab.
5. Isobaren sind Hyperbeläste im pV-Diagramm.
6. Der Vorgang läuft bei konstantem Volumen V ab.
7. Die Arbeit im pV-Diagramm entspricht einer Strecke.
8. Das Gasvolumen V ist proportional zur Temperatur T: V = const ^. T
9. Isobaren sind waagrechte Geraden im pV-Diagramm.
Die absolute Temperatur.
1. Der absolute Temperatur-Nullpunkt liegt bei etwa -273 °C.
2. Der Siedepunkt des Wassers liegt - bei Normalbedingungen - bei etwa 300 K.
3. 0° C entsprechen etwa 273 K
4. Die Einheit der absoluten Temperatur ist eine Basiseinheit des SI.
5. Die Temperaturdifferenz von 1 K ist gleich groß wie die Temperaturdifferenz 1 ° C.
Das Modell des idealen Gases
1. Alle Teilchen haben das gleiche Volumen und den gleichen Durchmesser von 10^-10 m.
2. Die Bewegung der Teilchen ist ungeordnet; alle Teilchen haben die gleiche Geschwindigkeit.
3. Alle Stöße der Teilchen gegeneinander oder gegen die Gefäßwand sind rein elastisch.
4. Die Teilchen üben - abgesehen von den Stößen - keine Kräfte aufeinander aus.
5. Ein ideales Gas besteht aus gleichartigen Teilchen.
Die innere Energie
1. Die einem Körper zugeführte Wärme Q hängt direkt proportional von seiner Masse m, der spezifischen Wärmekapazität c und von der Temperaturdifferenz Δ T ab.
2. Die absolute Temperatur T und die innere Energie U sind zueinander direkt proportional.
3. Die absolute Temperatur ist direkt proportional zur mittleren Geschwindigkeit der Teilchen.
4. Die Einheit der Wärme ist durch Masse und Temperatur gegeben.
5. Die Einheit der Wärme ist Joule.
6. Die absolute Temperatur ist direkt proportional zum mittleren Geschwindigkeitsquadrat der Teilchen.
7. Die innere Energie wird vergrößert, wenn die Temperatur eines Körpers steigt.
8. Die Wärmekapazität C = m ^{. c hat für alle Festkörper den gleichen Wert.}
9. Die Energiemenge, die man braucht, um 1 kg eines Stoffes um 1 °C zu erwärmen, ist nicht für alle Stoffe gleich.
Erster und zweiter Hauptsatz der Wärmelehre
1. Die innere Energie U eines Körpers ergibt sich aus der Wärme Q und der Arbeit W: U = W + Q
2. Die innere Energie verteilt sich bei der Berührung von Körpern (verschiedener Temperatur) gleichmäßig über beide Körper. Der Wärmefluss endet, sobald beide Körper die gleiche Temperatur aufweisen.
3. Die innere Energie U eines Körpers kann sich durch Energietransport Δ E in Form von Arbeit W und in Form von Wärme Q ändern: &Delta U = W + Q
4. Wärme fließt selbständig nur vom heißeren zum kälteren Körper.
5. Die innere Energie verteilt sich bei der Berührung von Körpern (verschiedener Temperatur) gleichmäßig über beide Körper. Der Wärmefluss endet, sobald beide Körper die gleiche innere Energie aufweisen.
Wärmekraftmaschinen
1. Der thermische Wirkungsgrad η ist stets größer als 1.
2. Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine ist umso größer, je größer der Flächeninhalt des Kurvenzuges im pV-Diagramm ist.
3. Der thermische Wirkungsgrad η bezeichnet das Verhältnis zwischen der Nutzarbeit W zur zugeführten Wärme Q.
4. Die Zustandsänderungen einer Wärmekraftmaschine wird als geschlossener Kurvenzug im pV-Diagramm dargestellt.
5. Der thermische Wirkungsgrad η ist stets kleiner als 1.
Wärmeströumng, Wärmeleitung, Wärmestrahlung
1. Der Wärmedurchgangskoeffizient k ("k-Wert") ist ein Maß für den Wärmestrom zwischen zwei Seiten einer Wand. Der Wärmestrom ist umso größer, je kleiner dieser k-Wert ist.
2. Für Wärmeisolierungen muss der k-Wert möglichst groß sein.
3. Die Wärmeleitzahl λ hat für jeden Stoff einen bestimmten Wert. Wärme wird umso besser transportiert, je kleiner diese Wärmeleitzahl ist.
4. Die Wärmeleitzahl λ hat für jeden Stoff einen bestimmten Wert. Wärme wird umso besser transportiert, je größer diese Wärmeleitzahl ist.
5. Für den Wärmestrom I gilt: I = Q / Δ t
  (Q ... Wärme, Δ t ... Zeitspanne)
6. Für den Wärmestrom I gilt: I = Δ Q / Δ t
  (Q ... Wärme, Δ t ... Zeitspanne)
7. ("k-Wert") ist ein Maß für den Wärmestrom zwischen zwei Seiten einer Wand. Der Wärmestrom ist umso kleiner, je kleiner dieser k-Wert ist.
8. Der Wärmestrom I ist direkt proportional zur Temperaturdifferenz Δ T, zur Querschnittsfläche A und zur Wanddicke d.
9. Der Wärmestrom I ist direkt proportional zur Temperaturdifferenz Δ T, zur Querschnittsfläche A und indirekt proportional zur Wanddicke d.
10. Für Wärmeisolierungen muss der k-Wert möglichst klein sein.
Adiabatische Zustandsänderung
1. Adiabaten sind Hyperbeläste im pV-Diagramm.
2. Adiabaten sind vertikale Geraden im pV-Diagramm.
3. Die Arbeit enstpricht im pV-Diagramm der Fläche unter den Adiabaten.
4. Der Vorgang läuft bei konstantem Druck p ab.
5. Adiabaten sind horizontale Geraden im pV-Diagramm.
6. Der Vorgang läuft bei konstantem Volumen V ab.
7. Der Vorgang läuft bei konstanter Temperatur T ab.
8. Bei adiabatischen Vorgängen fließt keine Energie in Form von Wärme.
9. Adiabaten verlaufen steiler als Isothermen; sie schneiden die Isothermen.
Isotherme Zustandsänderung
1. Der Vorgang läuft bei konstanter Temperatur T ab.
2. Der Vorgang läuft bei konstantem Volumen V ab.
3. Die Arbeit entspricht einer Rechteckfläche im pV-Diagramm.
4. Der Vorgang läuft bei konstantem Druck p ab.
5. Isothermen sind senkrechte Geraden im pV-Diagramm.
6. Isothermen sind Hyperbeläste im pV-Diagramm.
7. Das Produkt aus Druck und Volumen ist konstant: p ^. V = const.
8. Isothermen sind waagrechte Geraden im pV-Diagramm.
9. Bei isothermen Vorgängen wird keine Arbeit verrichtet.
Erneuerbare Energieformen
1. Die Energie von Geothermiekraftwerken stammt ursprünglich von der Sonnenenergie.
2. Geothermiekraftwerke nutzen Energie aus dem Erdinneren.
3. Wasserkraftwerke und Windkraftwerke arbeiten praktisch ohne CO₂ - Ausstoß.
4. Sonnenenergie muss für die kontinuierliche Nutzung gespeichert werden.
5. Sonnenenergie wird - in weiterer Form - bereits heute in bedeutendem Umfang in Wasserkraft- und Windkraftwerken in elektrische Energie umgewandelt.
6. Sonnenenergie steht zu allen Jahreszeiten, Tag und Nacht zur Verfügung.