Thermodynamik einfach erklärt – Innere Energie, Entropie & Hauptsätze

Energie und Systeme

Innere Energie und Hauptsatz

Die Innere Energie Thermodynamik ($U$, Innere Energie Einheit ist Joule) umfasst alle Energieformen eines Systems.

• Innere Energie einfach erklärt: Sie ist die gesamte Energie im Inneren eines Systems und kann nicht absolut gemessen, sondern nur als Differenz $\Delta U$ bestimmt werden.
• Energieerhaltung: Laut dem 1. Hauptsatz bleibt die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System immer konstant.
• Systemgrenzen: Offene Systeme tauschen Stoffe und Energie aus, geschlossene nur Energie, abgeschlossene keines von beidem.

Volumenarbeit und Prozessführung

Systeme verrichten Arbeit, wenn sie sich gegen äußeren Druck ausdehnen.

• Innere Energie Formel: Unter isochoren Bedingungen (Volumen konstant, $\Delta V = 0$) entspricht die Reaktionswärme direkt der Änderung der inneren Energie: $\Delta U = Q_V$.
• Volumenarbeit: Berechnet sich isobar über $W = -p \cdot \Delta V$. Expansionsarbeit ist negativ, Kompression positiv.

💡 Tipp: Merk dir für Prüfungen: Bei einem isochoren Prozess ($\Delta V=0$) wird keine Volumenarbeit verrichtet, wodurch die zugeführte Wärme komplett in die innere Energie fließt.