Thermodynamik lernen: Grundlagen für Chemikanten

Question 1

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes System, das sowohl Materie als auch Energie austauschen kann?

Accepted Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser

Answer

Ein versiegelter Behälter mit einem Gas

Answer

Ein gekühlter Körper im Vakuum

Answer

Das gesamte Universum

Question 2

Welcher physikalische Grundsatz besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt werden kann?

Accepted Answer

Die Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sie kann nur umgewandelt werden.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt zu, wenn Wärme zugeführt wird.

Answer

Die freie Enthalpie eines Systems ist ein Maß für seine Reaktionsfähigkeit.

Answer

Der Wirkungsgrad einer Wärmemaschine ist immer kleiner als 1.

Question 3

Welche Arbeit leistet ein System, wenn es sich von Zustand 1 nach Zustand 2 ausdehnt, wobei der Druck konstant bleibt?

Accepted Answer

W = P * (V2 - V1)

Answer

W = -P * (V2 - V1)

Answer

W = (P1 + P2) * (V2 - V1)

Answer

W = (P1 - P2) * (V2 - V1)

Question 4

Welcher Prozess findet bei einem System statt, das keine Wärme mit seiner Umgebung austauscht?

Accepted Answer

Es findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt.

Answer

Es findet ein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt.

Answer

Es findet eine Arbeit am System statt.

Answer

Es findet keine Arbeit am System statt.

Question 5

Was ist die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung eines Systems

Answer

Ein Maß für die Energie eines Systems

Answer

Ein Maß für die Temperatur eines Systems

Answer

Ein Maß für das Volumen eines Systems

Question 6

Welche der folgenden Aussagen über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems kann sowohl zu- als auch abnehmen.

Question 7

Welche der folgenden Energieformen ist keine thermodynamische Energie, die an thermodynamischen Prozessen beteiligt ist?

Accepted Answer

Potenzielle Energie

Answer

Innere Energie

Answer

Freie Energie

Answer

Chemische Energie

Question 8

Welche Einheit wird zur Messung der spezifischen Wärmekapazität verwendet, die die Wärmemenge angibt, die benötigt wird, um die Temperatur einer Masseneinheit um 1 Kelvin zu erhöhen?

Accepted Answer

J/(kg*K)

Answer

J/K

Answer

J/kg

Answer

K/J

Question 9

Was besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die innere Energie eines Systems kann durch Wärme und Arbeit verändert werden.

Answer

Die Energie eines geschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines Systems kann nie abnehmen.

Answer

Die Wärmekapazität eines Stoffes ist konstant.

Question 10

Welche Einheit wird verwendet, um die Wärmekapazität, die Fähigkeit eines Stoffes, Wärme zu speichern, anzugeben?

Accepted Answer

Joule pro Kilogramm Kelvin

Answer

Joule

Answer

Joule pro Kilogramm

Answer

Kalorie pro Gramm

Question 11

Welche Art von Arbeit wird verrichtet, wenn das Volumen eines Systems bei konstantem Druck zunimmt?

Accepted Answer

Volumenarbeit oder Volumenänderungsarbeit

Answer

Druckarbeit

Answer

Temperaturarbeit

Answer

Entropiearbeit

Question 12

Was ist die Enthalpie, eine thermodynamische Größe, die häufig in chemischen Reaktionen verwendet wird?

Accepted Answer

Die Summe aus innerer Energie und Druckvolumenarbeit

Answer

Die Differenz zwischen innerer Energie und Druckvolumenarbeit

Answer

Das Produkt aus innerer Energie und Druckvolumenarbeit

Answer

Der Quotient aus innerer Energie und Druckvolumenarbeit

Question 13

Welche Aussage über die Gibbs-Energie, ein Maß für die nutzbare Arbeit eines Systems, ist korrekt?

Accepted Answer

Die Gibbs-Energie ist ein Maß für die maximale nicht-expansive Arbeit, die ein System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck verrichten kann.

Answer

Die Gibbs-Energie eines Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Gibbs-Energie eines Systems ist unabhängig von seiner Temperatur.

Answer

Die Gibbs-Energie eines Systems ist ein Maß für seine Entropie.

Question 14

Was zeichnet ein isoliertes System aus? Wie verhalten sich Energie und Materie in einem solchen System?

Accepted Answer

Energie und Materie können nicht mit der Umgebung ausgetauscht werden.

Answer

Nur Energie kann mit der Umgebung ausgetauscht werden.

Answer

Nur Materie kann mit der Umgebung ausgetauscht werden.

Answer

Energie und Materie können mit der Umgebung ausgetauscht werden.

Question 15

Was versteht man unter einem thermodynamischen System?

Accepted Answer

Einen abgeschlossenen Bereich mit festgelegten Grenzen, in dem thermodynamische Prozesse ablaufen

Answer

Eine einzelne chemische Verbindung

Answer

Einen beliebigen Teil des Universums, der für die Betrachtung ausgewählt wurde

Answer

Einen Prozess, bei dem Wärme übertragen wird

Question 16

Welche der folgenden Größen beschreibt den Zustand eines thermodynamischen Systems eindeutig?

Accepted Answer

Alle genannten Größen

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Volumen

Question 17

Was passiert mit der inneren Energie eines Systems, wenn Arbeit an ihm verrichtet wird?

Accepted Answer

Sie erhöht sich

Answer

Sie verringert sich

Answer

Sie bleibt unverändert

Answer

Sie kann sich erhöhen oder verringern, je nach Prozess

Question 18

Welche Aussage über Wärme ist richtig?

Accepted Answer

Alle genannten Aussagen sind richtig

Answer

Wärme ist eine Energieform

Answer

Wärme kann nur zwischen Systemen mit unterschiedlicher Temperatur fließen

Answer

Wärme ist immer mit einer Zustandsänderung verbunden

Question 19

Was ist die Einheit der spezifischen Wärmekapazität?

Accepted Answer

J/(kg*K)

Answer

W/(kg*K)

Answer

cal/(g*K)

Answer

kcal/(kg*°C)

Question 20

Welche der folgenden Aussagen beschreibt einen isobaren Prozess?

Accepted Answer

Der Druck bleibt konstant

Answer

Das Volumen bleibt konstant

Answer

Die Temperatur bleibt konstant

Answer

Die innere Energie bleibt konstant

Question 21

Welches Gesetz legt die Richtung der Wärmeübertragung fest?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Gesetz von Boyle-Mariotte

Question 22

In welchen technischen Anwendungen werden thermodynamische Prinzipien genutzt?

Accepted Answer

Alle genannten Anwendungen

Answer

Kühlschränke

Answer

Wärmepumpen

Answer

Dampfmaschinen

Question 23

Was versteht man unter dem thermodynamischen Gleichgewicht?

Accepted Answer

Alle genannten Aussagen sind richtig

Answer

Es findet kein Wärmeaustausch mehr statt

Answer

Es findet keine Zustandsänderung mehr statt

Answer

Die Temperatur ist überall im System gleich

Question 24

Welche der folgenden Größen ist keine extensive Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Innere Energie

Answer

Druck

Question 25

Was versteht man unter einem thermodynamischen System?

Accepted Answer

Ein abgegrenzter Bereich im Raum, der Materie enthält, und von seiner Umgebung durch eine definierte Grenze getrennt ist.

Answer

Einen Bereich im Raum ohne Materie.

Answer

Die Gesamtheit aller Materie im Universum.

Question 26

Welche Zustandsgröße beschreibt den Druck eines Systems?

Accepted Answer

Druck (p)

Answer

Temperatur (T)

Answer

Entropie (S)

Answer

Volumen (V)

Question 27

Wann gilt eine Tätigkeit als Arbeit im thermodynamischen Sinne?

Accepted Answer

Wenn sie eine Kraft über eine Strecke gegen eine äußere Kraft ausübt.

Answer

Wenn sie die Temperatur eines Systems erhöht.

Answer

Wenn sie Flüssigkeiten vermischt.

Answer

Wenn sie eine Flüssigkeit verdampft.

Question 28

Wie lautet der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems ist konstant.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt über die Zeit zu.

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist konstant.

Question 29

Was versteht man unter einem isentropen Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem die Entropie des Systems konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem der Druck des Systems konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur des Systems konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem das Volumen des Systems konstant bleibt.

Question 30

Was wird unter Entropie verstanden?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung eines Systems.

Answer

Die Geschwindigkeit, mit der sich ein System verändert.

Answer

Eine Zustandsgröße, die die Temperatur des Systems beschreibt.

Answer

Die Energiemenge, die ein System aufnehmen kann.

Question 31

Welcher Faktor beeinflusst die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Anzahl der möglichen Zustände des Systems

Answer

Größe des Systems

Answer

Druck des Systems

Answer

Temperatur des Systems

Question 32

Wie lautet der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Wärme fließt von einem wärmeren zu einem kälteren Körper.

Question 33

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Vermischen zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten

Answer

Erwärmen eines Systems bei konstantem Druck

Answer

Kühlen eines Systems bei konstantem Volumen

Answer

Komprimieren eines idealen Gases

Question 34

Was besagt die Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die maximal nutzbare Arbeit, die ein System leisten kann.

Answer

Sie ist immer positiv für spontane Prozesse.

Answer

Sie ist gleich der Änderung der inneren Energie des Systems.

Question 35

Was ist die korrekte Definition von Wärme?

Accepted Answer

Wärme ist die Energie, die aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen zwei Systemen übertragen wird.

Answer

Wärme ist eine Form der Energie, die nur in exothermen Reaktionen vorkommt.

Answer

Wärme wird immer vom kälteren zum wärmeren Körper übertragen.

Question 36

Welcher der folgenden Prozesse findet bei konstantem Volumen statt?

Accepted Answer

Eine chemische Reaktion in einem geschlossenen Behälter

Answer

Das Abkühlen eines Gases unter konstantem Druck

Answer

Das Erhitzen eines Gases in einem offenen Gefäß

Question 37

Formulieren Sie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik.

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems ist gleich der Differenz zwischen der zugeführten Wärme und der verrichteten Arbeit.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu.

Question 38

Welche der folgenden Enthalpieänderungen ist exotherm, d. h. sie setzt Wärme frei?

Accepted Answer

Die Verbrennung von Methan

Answer

Die Auflösung von Salz in Wasser

Answer

Die Schmelze von Eis

Answer

Die Kondensation von Wasserdampf

Question 39

Wie lautet die Entropie eines perfekten Kristalls am absoluten Nullpunkt?

Accepted Answer

Null

Answer

Unbestimmt

Answer

Eins

Answer

Unendlich

Question 40

Welcher der folgenden Faktoren hat keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Die Konzentration der Produkte

Answer

Die Temperatur

Answer

Die Oberfläche der Reaktanten

Answer

Die Katalysatorkonzentration

Question 41

Erläutern Sie den Unterschied zwischen einer spontanen und einer nichtspontanen Reaktion.

Accepted Answer

Eine spontane Reaktion läuft ohne äußere Energiezufuhr ab, während eine nichtspontane Reaktion Energiezufuhr benötigt.

Answer

Eine spontane Reaktion ist immer exotherm, während eine nichtspontane Reaktion immer endotherm ist.

Question 42

Was trifft auf ein thermodynamisches System zu?

Accepted Answer

Eine Menge von Materie, die von ihrer Umgebung durch eine reale oder gedachte Grenze getrennt ist.

Answer

Ein Gerät, das Energie austauscht.

Answer

Ein Raum, in dem physikalische Prozesse stattfinden.

Question 43

Welche Größe beschreibt eine Zustandsgröße?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Arbeit

Answer

Zeit

Answer

Wärme

Question 44

Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird Arbeit gemessen in:

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Newton (N)

Answer

Watt (W)

Answer

Pascal (Pa)

Question 45

Wie lautet der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems entspricht der Summe der zugeführten Wärme und der am System verrichteten Arbeit.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu.

Question 46

Was beschreibt die Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit in einem System.

Answer

Ein Maß für die Energie eines Systems.

Answer

Ein Maß für den Wärmefluss in einem System.

Question 47

Was besagt das Gibbs-Energie-Kriterium?

Accepted Answer

Es bestimmt, ob ein Prozess spontan abläuft oder nicht.

Answer

Es sagt die Reaktionsrichtung voraus.

Answer

Es berechnet die Wärmekapazität eines Systems.

Question 48

Welches der folgenden Systeme ist ein geschlossenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Ein verschlossenes Gefäß mit erhitztem Wasser

Answer

Ein Ventilator

Answer

Eine Stromquelle

Answer

Ein offener Topf mit kochendem Wasser

Question 49

Welche Einheit wird im Internationalen Einheitensystem (SI) für Arbeit verwendet?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Newton (N)

Answer

Watt (W)

Answer

Kalorie (cal)

Question 50

Welcher der folgenden Prozesse ist exotherm?

Accepted Answer

Eine Verbrennung

Answer

Eine Verdampfung

Answer

Eine Schmelze

Answer

Eine Kondensation

Question 51

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die Temperatur eines idealen Gases ist proportional zu seinem Volumen.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt mit der Zeit zu.

Question 52

In welcher Einheit wird die Entropie gemessen?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin (J/K)

Answer

Joule (J)

Answer

Watt (W)

Answer

Kelvin (K)

Question 53

Welcher der folgenden Vorgänge ist irreversibel?

Accepted Answer

Eine chemische Reaktion

Answer

Eine Kompression

Answer

Eine Expansion

Answer

Eine Erwärmung

Question 54

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann nur zunehmen oder gleich bleiben.

Answer

Die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion ist proportional zur Konzentration der Reaktanten.

Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Question 55

Welche der folgenden Zustandsänderungen wird als adiabatisch bezeichnet?

Accepted Answer

Eine Zustandsänderung, bei der kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Answer

Eine Zustandsänderung, bei der die Temperatur konstant bleibt.

Answer

Eine Zustandsänderung, bei der die Entropie konstant bleibt.

Question 56

Welche thermodynamische Größe gibt die maximal mögliche Nutzarbeit an?

Accepted Answer

Gibbs-Energie

Answer

Innere Energie

Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Question 57

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen Arbeit und Wärme?

Accepted Answer

Arbeit ist die Überwindung eines Widerstandes über eine Strecke, während Wärme die Übertragung von thermischer Energie zwischen Systemen unterschiedlicher Temperatur ist.

Answer

Arbeit ist die Bewegung von Materie, während Wärme die innere Energie eines Systems ist.

Question 58

Welcher der folgenden Prozesse findet unter adiabatischen Bedingungen statt?

Accepted Answer

Eine Reaktion, die in einem vollständig isolierten System abläuft

Answer

Eine Verbrennung, die Wärme an die Umgebung abgibt

Answer

Die Ausdehnung eines Gases, die gegen einen äußeren Druck erfolgt

Question 59

Was charakterisiert einen exothermen Prozess?

Accepted Answer

Es wird Wärme an die Umgebung abgegeben.

Answer

Es wird Wärme von der Umgebung aufgenommen.

Answer

Die Entropie des Systems nimmt zu.

Answer

Die Temperatur des Systems bleibt konstant.

Question 60

Was beschreibt der Carnot-Wirkungsgrad?

Accepted Answer

Die theoretisch maximal mögliche Effizienz einer Wärmekraftmaschine, die zwischen zwei Wärmequellen arbeitet.

Answer

Die Effizienz eines Kühlschranks

Answer

Die Effizienz einer Solarzelle