Innere Energie, Temperatur und Wärme
Die Konzepte der inneren Energie, Temperatur und Wärme sind eng miteinander verknüpft und bilden die Grundlage für das Verständnis thermodynamischer Prozesse.
Die Temperatur eines Körpers ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie seiner Teilchen. Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Moleküle im Durchschnitt. Die innere Energie eines Systems ist die Summe der Bewegungsenergie aller Teilchen.
Definition: Wärme ist die Energie, die aufgrund eines Temperaturunterschieds von einem wärmeren zu einem kälteren Körper übergeht.
Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes gibt an, wie viel Energie zugeführt werden muss, um 1 kg des Stoffes um 1°C zu erwärmen. Wasser hat mit 4,2 kJ/kg⋅°C eine besonders hohe spezifische Wärmekapazität, was es zu einem hervorragenden Wärmespeicher macht.
Example: Um 1 kg Wasser von 20°C auf 21°C zu erwärmen, benötigt man 4,2 kJ Energie.
Die Phasenübergänge, wie das Schmelzen von Eis oder das Verdampfen von Wasser, erfordern zusätzliche Energie, die als latente Wärme bezeichnet wird. Diese Energie wird nicht für eine Temperaturerhöhung verwendet, sondern für die Überwindung der intermolekularen Kräfte.
Highlight: Die Verdampfungsenthalpie Wasser von 2256 kJ/kg zeigt, wie viel Energie benötigt wird, um Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu überführen, ohne die Temperatur zu ändern.