Thermodynamik 87.1 Wasser in drei Erscheinungsformen als Wolken, Meer und Eis 87.2 Je wärmer ein Körper ist, desto schneller bewegen sich seine atomaren Bausteine. T1 T2 > T1 T1 T2 > T1 87.3 Die Thermodynamik hilft, den Wirkungsgrad von Kraftwerken zu verbessern. In der Mechanik wird das Verhalten von Körpern untersucht, ohne ihre innere Struktur zu beachten. Wir haben den Energieerhaltungssatz kennengelernt und an Hand der Reibung erfahren, dass Energie in Körpern auch als innere Energie enthalten ist. Die Thermodynamik, auch Wärmelehre genannt, untersucht, wie Energie zwischen verschiedenen Körpern ausgetauscht wird, wie sich Körper dabei verändern, z. B. bei Erwärmung ausdehnen, und wie Energie räumlich verteilt wird. Sie hilft, den lebenswichtigen Wasserkreislauf (Verdunstung, Wolkenbildung, Niederschlag) zu verstehen. Sie ist daher eine Grundlage der Meteorologie und Klimaforschung. In der Technik war vor 200 Jahren die Optimierung von Dampfmaschinen wichtig, Brennstoff war Kohle. Heute liefern die fossilen Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) ca. 80 % des weltweiten Energiebedarfs. Die klimaschädliche Wirkung des dabei produzierten Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) zwingt zur Entwicklung effizienter Verfahren zur Nutzung von Sonnen- und Windenergie sowie von Erdwärme. In der Thermodynamik gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Betrachtungsweisen: Die makroskopische Betrachtungsweise Man untersuchte zunächst nur direkt messbare Eigenschaften der Materie wie Druck, Temperatur, Volumen usw. Damit wurde ein breites Wissen über Eigenschaften der Materie gefunden, das in Alltag und Technik nützlich ist. Man erkannte, dass mechanische Energie vollständig in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, die Rückumwandlung jedoch nur unvollständig möglich ist. Die mikroskopische Betrachtungsweise Ab etwa 1860 gelang es, die Thermodynamik auf statistischen Überlegungen aufzubauen, die vom Aufbau der Stoffe aus Atomen und Molekülen ausgehen. Möchte man etwa den Zustand der Luft im Raum beschreiben, dann sind wegen der ungeheuren Anzahl von Teilchen nur statistische Mittelwerte wichtig: Die mittlere kinetische Energie der Teilchen entspricht der Temperatur der Luft. Die gesellschaftliche Bedeutung der Thermodynamik Unser Lebensstandard hängt davon ab, wieviel Energie zur Verfügung steht. Hoher Energieeinsatz (und Lebensstandard) in den Industrieländern steht einem niedrigen Energieeinsatz in Entwicklungsländern gegenüber. Obwohl diese Länder wenig zur Klimaerwärmung beitragen, sind sie von ihr besonders betroffen. Die großen geopolitischen Krisen zeigen die Gefahren, die der Industrie und den privaten Haushalten durch ihre Abhängigkeit von Erdöl, Erdgas und Kohle entstehen. 87 Kompetenzbereich: Thermodynamik 6fr5kz Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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