Thermodynamik lernen: Grundlagen, Formeln und Beispiele

Question 1

Welche der folgenden Aussagen zur ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems ist gleich der zugeführten Wärme minus der geleisteten Arbeit

Answer

Die Wärme ist eine Zustandsfunktion

Answer

Die Enthalpie ist eine extensive Größe

Question 2

Wie wird Wärme in der Thermodynamik definiert?

Accepted Answer

Energieform, die zwischen Systemen mit unterschiedlichen Temperaturen fließt

Answer

Energieform, die entsteht, wenn ein System erwärmt wird

Answer

Energieform, die entsteht, wenn ein System abkühlt

Answer

Energieform, die in einem isolierten System konstant bleibt

Question 3

Welcher Satz beschreibt den Nullten Hauptsatz der Thermodynamik am treffendsten?

Accepted Answer

Sind zwei Systeme jeweils im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten System, sind sie auch untereinander im thermischen Gleichgewicht.

Answer

Die Temperatur eines Systems ist eine Größe, die von der Menge des Systems abhängt.

Answer

Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren Körper.

Answer

Die Unordnung eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit immer zu.

Question 4

Welches der folgenden Gesetze ist kein Gesetz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Drittes Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Question 5

Was ist die SI-Einheit für die Temperatur?

Accepted Answer

Kelvin

Answer

Joule

Answer

Celsius

Answer

Watt

Question 6

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik am besten?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt werden.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu.

Answer

Die Temperatur eines Systems steigt proportional zur zugeführten Wärmemenge.

Answer

Der Druck eines Gases nimmt mit steigender Temperatur zu.

Question 7

Was ist ein adiabatischer Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem kein Wärmeaustausch zwischen System und Umgebung stattfindet.

Answer

Ein Prozess, bei dem das System die gleiche Wärmemenge aufnimmt und abgibt.

Answer

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

Answer

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

Question 8

Was ist das Hauptziel der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Beziehungen zwischen Wärme, Arbeit und Energie zu untersuchen.

Answer

Die thermodynamischen Eigenschaften von Materialien zu bestimmen.

Answer

Effiziente Maschinen zu entwerfen.

Answer

Die grundlegenden Gesetze der Physik zu formulieren.

Question 9

Welche Aussage beschreibt den dritten Hauptsatz der Thermodynamik am besten?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist Null.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu.

Answer

Die Energie eines Systems kann nicht erhöht werden.

Answer

Die Temperatur eines Systems kann nicht gesenkt werden.

Question 10

Was ist die Enthalpie eines Systems?

Accepted Answer

Die Summe aus innerer Energie und Druck-Volumen-Arbeit.

Answer

Die Differenz zwischen innerer Energie und Druck-Volumen-Arbeit.

Answer

Das Produkt aus innerer Energie und Temperatur.

Answer

Der Quotient aus innerer Energie und Volumen.

Question 11

Welche Aussage beschreibt einen isobaren Prozess am besten?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem der Druck konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem das Volumen konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem die innere Energie konstant bleibt.

Question 12

Was besagt das Prinzip der maximalen Entropie?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu, bis ein Maximum erreicht ist.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt ab, bis ein Minimum erreicht ist.

Answer

Die Entropie eines Systems bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines Systems ist proportional zur Temperatur.

Question 13

Welches der folgenden ist KEIN abgeschlossenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Ein offener Topf mit kochendem Wasser

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Gas

Answer

Eine isolierte Box mit einem beheizten Gegenstand

Answer

Ein Kühlschrank

Question 14

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt werden.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Richtung irreversibler Prozesse ist durch den zweiten Hauptsatz festgelegt.

Answer

Die innere Energie eines Systems ist proportional zu seiner Temperatur.

Question 15

Welcher Prozess ist isobar?

Accepted Answer

Abkühlung eines Gases bei konstantem Druck

Answer

Erwärmung eines Gases in einem offenen Gefäß

Answer

Komprimierung eines Gases in einem Zylinder

Answer

Isolierung eines Gases in einer Vakuumkammer

Question 16

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Richtung irreversibler Prozesse ist durch die Zunahme der Entropie bestimmt.

Answer

Die Gesamtenergie des Universums ist konstant.

Answer

Die Temperatur eines Systems kann nie absolut Null erreichen.

Answer

Die innere Energie eines Systems nimmt mit steigender Temperatur ab.

Question 17

Welches der folgenden Geräte wandelt thermische Energie in mechanische Energie um?

Accepted Answer

Wärmekraftmaschine

Answer

Thermoelement

Answer

Kältemaschine

Answer

Wärmetauscher

Question 18

Welche der folgenden Aussagen über die Entropie ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems.

Answer

Sie nimmt in irreversiblen Prozessen immer ab.

Answer

Sie ist eine intensive Größe.

Answer

Sie kann negative Werte annehmen.

Question 19

Welche der folgenden Größen ist KEINE thermodynamische Funktion?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Innere Energie

Answer

Entropie

Answer

Druck

Question 20

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Question 21

Welche der folgenden Größen ist eine extensive Größe in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Spezifische Wärmekapazität

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Question 22

Wie unterscheidet sich Wärme von Arbeit?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieübertragung aufgrund einer Temperaturdifferenz, während Arbeit eine Energieübertragung aufgrund einer Kraft ist

Answer

Wärme ist eine Form der Energie, während Arbeit keine Form der Energie ist

Question 23

Was ist die Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems

Answer

Ein Maß für die Temperatur eines Systems

Answer

Ein Maß für die Energie eines Systems

Question 24

Welcher Prozess in der Thermodynamik ist irreversibel?

Accepted Answer

Reibung

Answer

Adiabatische Expansion

Answer

Isentrope Expansion

Answer

Isotherme Kompression

Question 25

Was beschreibt der Carnot-Wirkungsgrad?

Accepted Answer

Den maximal möglichen Wirkungsgrad eines Wärmezyklus zwischen zwei festen Temperaturen

Answer

Den Wirkungsgrad eines realen Wärmezyklus

Answer

Den Wirkungsgrad eines Dieselmotors

Question 26

Welches Gerät wandelt chemische Energie in Wärme um?

Accepted Answer

Verbrennungsmotor

Answer

Wärmetauscher

Answer

Generator

Answer

Elektromotor

Question 27

Welche der folgenden physikalischen Größen ist eine intensive Größe, d.h. sie hängt nicht von der Größe des Systems ab?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Wärmemenge

Answer

Volumen

Answer

Masse

Question 28

Ein adiabater Prozess ist gekennzeichnet durch:

Accepted Answer

Keine Wärmeübertragung zwischen dem System und der Umgebung.

Answer

Konstanter Druck.

Answer

Konstante Entropie.

Answer

Konstante Temperatur.

Question 29

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen Wärme und Arbeit?

Accepted Answer

Wärme ist die Energieübertragung aufgrund eines Temperaturunterschieds, während Arbeit die Energieübertragung durch eine Kraft ist.

Answer

Wärme ist eine Form von Energie, während Arbeit eine Kraft ist.

Answer

Wärme ist eine intensive Größe, während Arbeit eine extensive Größe ist.

Question 30

Ein reversibler Prozess ist ein Prozess, der:

Accepted Answer

in beide Richtungen ablaufen kann, ohne den Anfangs- und Endzustand des Systems zu verändern.

Answer

immer adiabatisch ist.

Answer

immer zu einer Zunahme der Entropie führt.

Question 31

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die thermodynamische Definition von Temperatur am besten?

Accepted Answer

Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle eines Systems.

Answer

Temperatur ist ein Maß für die Wärmemenge eines Systems.

Answer

Temperatur ist ein Maß für die Entropie eines Systems.

Question 32

Ein isentroper Prozess ist ein Prozess, bei dem:

Accepted Answer

die Entropie des Systems konstant bleibt.

Answer

die Temperatur des Systems konstant bleibt.

Answer

der Druck des Systems konstant bleibt.

Answer

keine Wärmeübertragung stattfindet.

Question 33

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu oder bleibt im Gleichgewicht konstant.

Answer

Die innere Energie eines Systems nimmt immer ab.

Answer

Die Temperatur eines Systems nimmt immer zu.

Question 34

Welche Aussage zur Wärme ist korrekt?

Accepted Answer

Wärme ist die Übertragung von thermischer Energie aufgrund eines Temperaturunterschieds.

Answer

Wärme ist dasselbe wie Temperatur.

Answer

Wärme ist eine in einem Körper gespeicherte Energieform.

Question 35

Ein System nimmt 200 J Wärme auf und verrichtet gleichzeitig 100 J Arbeit. Wie groß ist die Änderung der inneren Energie des Systems?

Accepted Answer

100 J

Answer

-100 J

Answer

-300 J

Answer

300 J

Question 36

Ein ideales Gas expandiert isotherm. Was geschieht mit der inneren Energie des Gases?

Accepted Answer

Die innere Energie bleibt unverändert.

Answer

Die Änderung der inneren Energie hängt von der Gasart ab.

Answer

Die innere Energie nimmt zu.

Answer

Die innere Energie nimmt ab.

Question 37

In einem Wärmekraftwerk wird die Verbrennung von Brennstoff genutzt, um mechanische Arbeit zu erzeugen. Welcher thermodynamische Prozess ist hierbei von zentraler Bedeutung?

Accepted Answer

Der Carnot-Kreisprozess

Answer

Der adiabate Prozess

Answer

Der isochore Prozess

Answer

Der isobare Prozess

Question 38

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Wärme kann nicht spontan von einem kälteren zu einem wärmeren Körper fließen.

Answer

Es ist möglich, eine Maschine zu konstruieren, die Wärme vollständig in Arbeit umwandelt.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann abnehmen.

Question 39

Ein System befindet sich im thermodynamischen Gleichgewicht. Was bedeutet das?

Accepted Answer

Temperatur, Druck und chemische Zusammensetzung des Systems sind räumlich und zeitlich konstant.

Answer

Das System weist einen Zustand maximaler Ordnung auf.

Question 40

Welcher der folgenden Prozesse ist isobar?

Accepted Answer

Expansion eines Gases in einem Zylinder mit konstantem Druck

Answer

Isotherme Expansion eines Gases

Answer

Adiabatische Kompression eines Gases

Question 41

Was ist Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung in einem System

Answer

Ein Maß für die Wärme eines Systems

Answer

Ein Maß für die Temperatur eines Systems

Answer

Ein Maß für die Energie eines Systems

Question 42

Was ist der thermodynamische Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine?

Accepted Answer

Das Verhältnis der abgegebenen Arbeit zur zugeführten Wärmemenge

Answer

Das Verhältnis der zugeführten Wärmemenge zur abgegebenen Arbeit

Answer

Das Verhältnis der abgegebenen Wärmemenge zur zugeführten Arbeit

Question 43

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes System?

Accepted Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser

Answer

Eine isolierte Thermoskanne

Answer

Eine geschlossene Flasche mit Gas

Answer

Ein gekühlter Motor

Question 44

Welche Aussage über Temperatur ist korrekt?

Accepted Answer

Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen eines Systems.

Answer

Temperatur ist ein Maß für die Wärmemenge in einem System.

Answer

Temperatur ist ein Maß für die Gesamtenergie eines Systems.

Question 45

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems ist gleich der zugeführten Wärme minus der verrichteten Arbeit.

Answer

Wärme kann nicht erzeugt, sondern nur von einem System zu einem anderen übertragen werden.

Question 46

Ein ideales Gas expandiert isotherm. Wie verhält sich seine innere Energie?

Accepted Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie hängt von der Art des Gases ab.

Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie nimmt ab.

Question 47

Ein System absorbiert 100 J Wärme und verrichtet 50 J Arbeit. Wie groß ist die Änderung seiner inneren Energie?

Accepted Answer

50 J

Answer

100 J

Answer

-50 J

Answer

150 J

Question 48

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu oder bleibt konstant.

Answer

Die innere Energie eines Systems bleibt konstant.

Answer

Wärme kann nicht erzeugt werden.

Question 49

Ein Wärmeübergang von einem Körper mit höherer zu einem Körper mit niedrigerer Temperatur ist ein Beispiel für:

Accepted Answer

Wärmeleitung

Answer

Diffusion

Answer

Konvektion

Answer

Strahlung

Question 50

Was ist die spezifische Wärmekapazität eines Materials?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 kg des Materials um 1 K zu erhöhen.

Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um das Material von fest in flüssig umzuwandeln.

Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 g des Materials um 1 K zu erhöhen.

Question 51

Welche Aussage beschreibt den dritten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist Null.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu.

Answer

Die innere Energie eines Systems bleibt konstant.

Question 52

Welches thermodynamische Prinzip liegt der Stromerzeugung in einem Wärmekraftwerk zugrunde?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Energieerhaltungssatz

Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Question 53

Ein Kühlschrank kühlt durch:

Accepted Answer

Wärmeaufnahme aus dem Kühlraum und Abgabe an die Umgebung.

Answer

Erzeugung von Kälte im Kühlraum mit einem Kältemittel.

Answer

Übertragung von Kälte aus der Umgebung in den Kühlraum.

Question 54

Welche der folgenden Aussagen ist eine korrekte Definition von Temperatur?

Accepted Answer

Ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen in einem System.

Answer

Die gesamte Wärmemenge, die ein System enthält.

Answer

Die Fähigkeit eines Systems, Wärme zu übertragen.

Question 55

Welche der folgenden Aussagen ist ein korrekter Ausdruck des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

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

Answer

Wärme kann nicht vernichtet oder erzeugt werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden.

Question 56

Ein System führt eine adiabatische Expansion durch. Welche der folgenden Aussagen ist korrekt?

Accepted Answer

Die innere Energie des Systems nimmt ab.

Answer

Die Temperatur des Systems bleibt konstant.

Answer

Die Entropie des Systems nimmt ab.

Answer

Das System nimmt Wärme aus der Umgebung auf.

Question 57

Welche der folgenden Aussagen ist eine korrekte Beschreibung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt niemals ab.

Answer

Wärme kann nicht vernichtet oder erzeugt werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden.

Answer

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

Question 58

Ein Carnot-Kreisprozess ist ein theoretischer Kreisprozess, der...

Accepted Answer

den maximal möglichen Wirkungsgrad für die Umwandlung von Wärme in Arbeit erreicht.

Answer

keinen Wärmeverlust in die Umgebung aufweist.

Answer

nur mit idealen Gasen durchgeführt werden kann.

Question 59

Ein System mit einer Temperatur von 300 K gibt 100 J Wärme an die Umgebung ab. Wie groß ist die Änderung der Entropie des Systems?

Accepted Answer

-0,33 J/K

Answer

0,33 J/K

Answer

100 J/K

Answer

-100 J/K

Question 60

Welche der folgenden Größen ist keine Zustandsgröße?

Accepted Answer

Wärme

Answer

Volumen

Answer

Innere Energie

Answer

Temperatur

Question 61

Ein ideales Gas wird isobar erwärmt. Welche der folgenden Aussagen ist korrekt?

Accepted Answer

Das Volumen des Gases nimmt zu.

Answer

Das Gas verrichtet keine Arbeit.

Answer

Die innere Energie des Gases bleibt konstant.

Answer

Die Temperatur des Gases bleibt konstant.

Question 62

Ein System absorbiert 500 J Wärme und verrichtet gleichzeitig 200 J Arbeit. Wie groß ist die Änderung der inneren Energie des Systems?

Accepted Answer

300 J

Answer

-300 J

Answer

700 J

Question 63

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Die Mischung von zwei Gasen.

Answer

Der Carnot-Kreisprozess.

Answer

Die isotherme Expansion eines idealen Gases.

Answer

Die adiabatische Expansion eines idealen Gases.