Thermodynamik lernen: Online-Quizze und Übungen für Klasse 12

Question 1

Ein ideales Gas wird in einem Zylinder komprimiert, ohne Wärme auszutauschen. Welche Zustandsänderung liegt vor?

Accepted Answer

Adiabatisch

Answer

Isobar

Answer

Isochor

Answer

Isotherm

Question 2

Welches der folgenden Systeme ist ein geschlossenes System, das weder Materie noch Energie mit seiner Umgebung austauscht?

Accepted Answer

Eine gut isolierte Thermoskanne mit heißem Kaffee

Answer

Eine Tasse Tee, die auf Raumtemperatur abkühlt

Answer

Ein aufgeblasener Luftballon

Answer

Ein Topf mit Wasser, der auf einem Herd zum Kochen gebracht wird

Question 3

Wie verhält sich die Entropie eines idealen Gases während der adiabatischen Phase eines Carnot-Prozesses?

Accepted Answer

Sie bleibt gleich.

Answer

Sie steigt an.

Answer

Sie sinkt ab.

Answer

Sie steigt an, wenn die Temperatur steigt.

Question 4

Welche der folgenden Größen beschreibt den Zustand eines thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Temperatur

Accepted Answer

Volumen

Answer

Arbeit

Answer

Wirkungsgrad

Question 5

Was macht den Carnot-Prozess so besonders im Vergleich zu anderen thermodynamischen Kreisprozessen?

Accepted Answer

Seine maximale Effizienz.

Answer

Seine Nicht-Umkehrbarkeit.

Answer

Seine Unabhängigkeit von der Temperatur der Wärmesenke.

Answer

Seine rein theoretische Natur ohne praktische Relevanz.

Question 6

Was beschreibt die Entropie?

Accepted Answer

Die Unordnung eines Systems

Answer

Die Ordnung eines Systems

Answer

Die Energie eines Systems

Answer

Die Temperatur eines Systems

Question 7

Welches System kann sowohl Materie als auch Energie mit seiner Umgebung austauschen?

Accepted Answer

Offenes System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Isoliertes System

Answer

Halboffenes System

Question 8

Laut dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verändert sich die Entropie in einem abgeschlossenen System bei natürlichen Prozessen wie?

Accepted Answer

nimmt zu

Answer

nimmt ab

Answer

bleibt gleich

Answer

kann beliebig sein

Question 9

Wann ist bei einer Zustandsänderung eines idealen Gases von Zustand 1 nach Zustand 2 die zugeführte Wärme gleich der Änderung seiner inneren Energie?

Accepted Answer

Wenn keine Arbeit verrichtet wird

Answer

Wenn positive Arbeit verrichtet wird

Answer

Wenn negative Arbeit verrichtet wird

Question 10

Welche Aussage beschreibt die Eigenschaften eines offenen thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Es kann sowohl Materie als auch Energie mit der Umgebung austauschen.

Answer

Es kann nur Energie, aber keine Materie mit der Umgebung austauschen.

Answer

Es kann weder Materie noch Energie mit der Umgebung austauschen.

Question 11

Welche der folgenden Prozesse führen zu einer Zunahme der Entropie, einem Maß für die Unordnung eines Systems?

Accepted Answer

Die Diffusion von zwei verschiedenen Gasen ineinander

Accepted Answer

Die isotherme Expansion eines idealen Gases

Answer

Die Erwärmung eines idealen Gases bei konstantem Volumen

Answer

Die adiabatische Kompression eines idealen Gases

Question 12

Welcher Begriff steht für das Maß an Unordnung in einem System?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Answer

Exergie

Answer

Temperatur

Question 13

Wie lautet die präzise Aussage zum ersten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Zugeführte Wärme wird vollständig in Arbeit umgewandelt.

Answer

Die Entropie nimmt in allen Prozessen zu.

Question 14

Welche Zustandsänderung beschreibt eine isotherme Veränderung eines idealen Gases?

Accepted Answer

Expansion bei konstanter Temperatur

Answer

Expansion ohne Wärmeaustausch

Answer

Kompression bei konstantem Druck

Question 15

Welche Größe beschreibt den Bewegungszustand der Moleküle in einem System, unabhängig von dessen Menge oder äußeren Einflüssen?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Druck

Question 16

Welcher Satz beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik am besten?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems ändert sich nur durch Wärmeaustausch.

Answer

Die Wärmemenge, die einem System zugeführt wird, wird in Arbeit umgewandelt.

Answer

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

Question 17

Wie verändert sich das Volumen eines idealen Gases bei einer isobaren Zustandsänderung, also bei konstantem Druck, wenn seine Temperatur ansteigt?

Accepted Answer

Das Volumen nimmt linear mit der Temperatur zu.

Answer

Das Volumen bleibt gleich.

Answer

Das Volumen nimmt exponentiell mit der Temperatur zu.

Answer

Das Volumen nimmt mit der Temperatur ab.

Question 18

Welche Aussage zur Entropie eines abgeschlossenen Systems ist korrekt?

Accepted Answer

Sie kann nur zunehmen.

Answer

Sie kann sowohl zunehmen als auch abnehmen.

Answer

Sie ist immer positiv.

Answer

Sie ist die Wärmemenge, die dem System zugeführt wird.

Question 19

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Unordnung im Universum nimmt immer zu oder bleibt gleich.

Answer

Die Unordnung in einem geschlossenen System kann mit der Zeit abnehmen.

Answer

Die Unordnung in einem System kann durch einen rückgängig zu machenden Prozess erhöht werden.

Answer

Unordnung in einem System kann nur durch einen nicht rückgängig zu machenden Prozess entstehen.

Question 20

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Unordnung in einem abgeschlossenen System nimmt immer zu.

Answer

Die Energie in einem System kann nur zunehmen.

Answer

Die Temperatur in einem System kann nur zunehmen.

Answer

Die Wärme in einem System kann nur zunehmen.

Question 21

Welche der folgenden Situationen beschreibt laut dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik einen unumkehrbaren Prozess?

Accepted Answer

Ein Tropfen roter Farbe verteilt sich in einem geschlossenen Behälter gleichmäßig im Wasser.

Answer

Ein Kolben mit einem idealen Gas wird bei konstanter Temperatur komprimiert.

Answer

Eine Feder schwingt in einem luftleeren Raum.

Question 22

Wie hängt die Entropieänderung eines Systems mit der Richtung spontaner Prozesse zusammen? Nenne Beispiele für spontane Prozesse und erkläre, wie die Entropie dabei zunimmt.

Accepted Answer

Die Entropieänderung eines Systems ist immer positiv bei spontanen Prozessen.

Answer

Die Entropieänderung eines Systems ist immer negativ bei spontanen Prozessen.

Answer

Die Entropieänderung eines Systems kann sowohl positiv als auch negativ sein bei spontanen Prozessen.

Answer

Die Entropieänderung eines Systems ist unabhängig von der Richtung spontaner Prozesse.

Question 23

Wie schränkt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik den Betrieb des Stirlingmotors ein und wie wirkt sich die Temperaturdifferenz zwischen den Wärmequellen auf seine Effizienz aus?

Accepted Answer

Die Effizienz des Stirlingmotors steigt mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen den Wärmequellen.

Accepted Answer

Der zweite Hauptsatz verhindert, dass der Stirlingmotor Wärme von einer kälteren Quelle auf eine wärmere Quelle überträgt.

Answer

Der zweite Hauptsatz begrenzt die maximale Effizienz des Stirlingmotors auf 100 %, unabhängig von der Temperaturdifferenz.

Answer

Die Effizienz des Stirlingmotors ist unabhängig von der Temperatur der Wärmequellen.

Question 24

Wie hängt die Entropie eines abgeschlossenen Systems mit seiner Reversibilität zusammen? Beziehen Sie sich dabei auf den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und die Rolle der Entropieänderung.

Accepted Answer

Bei irreversiblen Prozessen nimmt die Entropie zu.

Answer

Bei reversiblen Prozessen nimmt die Entropie ab.

Answer

Die Entropie ist unabhängig von der Reversibilität.

Answer

Die Reversibilität hängt von der Temperatur ab.

Question 25

Wie trugen Rudolf Clausius und James Clerk Maxwell zur Entwicklung und Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik bei?

Accepted Answer

Clausius formulierte den zweiten Hauptsatz als Unmöglichkeit, eine Wärmekraftmaschine zu bauen, die ohne Energieaustausch mit ihrer Umgebung arbeitet.

Accepted Answer

Maxwell zeigte, dass die Entropie eines isolierten Systems im Laufe der Zeit zunimmt.

Answer

Clausius und Maxwell entwickelten gemeinsam eine Methode zur Messung der thermodynamischen Temperatur.

Answer

Maxwell widerlegte den zweiten Hauptsatz, indem er zeigte, dass die Entropie in bestimmten Fällen abnehmen kann.

Question 26

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes System, in dem sowohl Materie als auch Energie ausgetauscht werden können?

Accepted Answer

Ein laufender Verbrennungsmotor

Answer

Eine Isolierflasche mit heißem Kaffee

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Gas

Answer

Ein Kühlschrank

Question 27

Welche Einheit wird zur Messung der Wärmekapazität verwendet, die die Fähigkeit einer Substanz beschreibt, Wärme aufzunehmen?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin

Answer

Watt pro Quadratmeter

Answer

Newton pro Quadratmeter

Answer

Meter pro Sekunde

Question 28

Welches der folgenden Aussagen beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik am zutreffendsten?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems ist konstant.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Die absolute Temperatur kann nicht auf den absoluten Nullpunkt sinken.

Answer

Die Wärmekapazität eines Stoffes ist unabhängig von der Temperatur.

Question 29

Welche der folgenden Definitionen beschreibt die Entropie, die als Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems dient?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung eines Systems

Answer

Die Wärmemenge, die einem System bei konstantem Druck zugeführt wird

Answer

Die innere Energie eines Systems geteilt durch seine Temperatur

Answer

Die Arbeit, die von einem System verrichtet wird

Question 30

Welche der folgenden Formeln beschreibt den Wirkungsgrad eines Wärmekraftwerks, der das Verhältnis zwischen abgegebener Leistung und zugeführter Wärme angibt?

Accepted Answer

Wirkungsgrad = Abgegebene Leistung / Zufgeführte Wärmemenge

Answer

Wirkungsgrad = Zufgeführte Wärmemenge / Abgegebene Wärmemenge

Answer

Wirkungsgrad = Abgegebene Wärmemenge / Zufgeführte Wärmemenge

Answer

Wirkungsgrad = Zufgeführte Leistung / Abgegebene Leistung

Question 31

Welche Maßnahmen können die Effizienz thermodynamischer Systeme steigern?

Accepted Answer

Irreversible Verluste minimieren

Accepted Answer

Wärmeübertragung optimieren

Accepted Answer

Exergieanteil erhöhen

Answer

Entropieerhöhung ignorieren

Question 32

Wie können thermodynamische Prinzipien ethische Entscheidungen in der Energiepolitik, im Ressourcenmanagement und bei der nachhaltigen Entwicklung beeinflussen?

Accepted Answer

Thermodynamische Prinzipien können verantwortungsvolle Entscheidungen und Nachhaltigkeit fördern.

Answer

Ethische Überlegungen sind bei der Anwendung thermodynamischer Prinzipien irrelevant.

Answer

Thermodynamische Prinzipien haben keine ethischen Auswirkungen.

Answer

Wissenschaftler tragen die alleinige Verantwortung für die ethischen Auswirkungen thermodynamischer Prinzipien.

Question 33

Welche Aussage zum ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

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

Answer

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt in einem irreversiblen Prozess zu.

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist konstant.

Question 34

Was ist ein adiabatischer Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem die innere Energie konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem die Entropie zunimmt.

Question 35

Welche Größe ist keine Zustandsgröße?

Accepted Answer

Wärme

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Druck

Question 36

Welche Bedeutung hat die Enthalpie?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Wärmemenge, die bei einer Reaktion unter konstantem Druck ausgetauscht wird.

Answer

Sie ist ein Maß für die innere Energie eines Systems.

Answer

Sie ist ein Maß für die Entropie eines Systems.

Answer

Sie ist ein Maß für die freie Energie eines Systems.

Question 37

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm?

Accepted Answer

Verbrennung von Methan

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Answer

Schmelzen von Eis

Answer

Verdampfen von Wasser

Question 38

Was ist die freie Energie?

Accepted Answer

Die Energiemenge, die ein System unter konstanten Temperatur- und Druckbedingungen verrichten kann.

Answer

Die Energiemenge, die ein System unter konstanten Volumenbedingungen verrichten kann.

Answer

Die Energiemenge, die ein System unter konstanten Druckbedingungen aufnehmen kann.

Answer

Die Energiemenge, die ein System unter konstanten Volumenbedingungen aufnehmen kann.

Question 39

Was ist die Clausius-Clapeyron-Gleichung?

Accepted Answer

Eine Gleichung, die den Zusammenhang zwischen Dampfdruck und Temperatur beschreibt.

Answer

Eine Gleichung, die den Zusammenhang zwischen spezifischer Wärmekapazität und Temperatur beschreibt.

Answer

Eine Gleichung, die den Zusammenhang zwischen Enthalpie und Temperatur beschreibt.

Answer

Eine Gleichung, die den Zusammenhang zwischen freier Energie und Temperatur beschreibt.

Question 40

Wie tragen Enzyme dazu bei, dass biologische Systeme ihre Ordnung und Funktion aufrechterhalten?

Accepted Answer

Enzyme senken die Aktivierungsenergie von Reaktionen, wodurch Energie als Produkte freigesetzt werden kann.

Answer

Enzyme speichern Energie in ihren Produkten.

Answer

Enzyme übertragen Energie zwischen Molekülen.

Question 41

Welche der folgenden Aussagen über innere Energie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Summe der kinetischen und potentiellen Energien aller Teilchen des Systems

Answer

Die Energie, die benötigt wird, um die Temperatur des Systems zu erhöhen

Answer

Die Energie, die in chemischen Bindungen gespeichert ist

Answer

Die Energie, die aus dem System entnommen werden kann

Question 42

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass:

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt immer zu

Answer

Die Wärmekapazität eines Stoffes ist konstant

Answer

Die Temperatur eines Systems ist proportional zu seiner inneren Energie

Question 43

Welche der folgenden Einheiten wird zur Messung der Entropie verwendet?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin (J/K)

Answer

Kelvin (K)

Answer

Joule (J)

Answer

Watt pro Quadratmeter (W/m²)

Question 44

Ein Carnot-Prozess ist:

Accepted Answer

Ein reversibler thermodynamischer Kreisprozess, der die maximale theoretische Effizienz aufweist

Answer

Ein irreversibler thermodynamischer Prozess

Answer

Ein Prozess, der die innere Energie eines Systems erhöht

Answer

Ein Prozess, der die Entropie eines Systems verringert

Question 45

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

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu oder bleibt konstant, kann aber niemals abnehmen

Answer

Die Temperatur eines isolierten Systems bleibt konstant

Answer

Die Energie eines isolierten Systems nimmt immer ab

Question 46

Welche der folgenden Aussagen über Wärme ist korrekt?

Accepted Answer

Wärme ist die Energieübertragung zwischen zwei Systemen mit unterschiedlichen Temperaturen

Answer

Wärme kann in Arbeit umgewandelt werden, aber nicht umgekehrt

Answer

Wärme ist eine Energieform, die nicht gemessen werden kann

Question 47

Das spezifische Volumen eines Stoffes ist:

Accepted Answer

Das Volumen, das von einer Masseneinheit des Stoffes eingenommen wird

Answer

Die Masse, die von einer Volumeneinheit des Stoffes eingenommen wird

Answer

Die innere Energie, die von einer Volumeneinheit des Stoffes gespeichert wird

Answer

Die Entropie, die von einer Masseneinheit des Stoffes gespeichert wird

Question 48

Welcher der folgenden Vorgänge ist exotherm und gibt Wärme an die Umgebung ab?

Accepted Answer

Verbrennung von Methan

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Answer

Verdampfen von Wasser

Answer

Schmelzen von Eis

Question 49

Welche Einheit besitzt die Entropie?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin (J/K)

Answer

Joule pro Kelvin mal Kelvin (J/K²)

Answer

Watt (W)

Answer

Newtonmeter (Nm)

Question 50

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu oder bleibt konstant, niemals aber ab.

Answer

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems ist konstant.

Answer

Die Gibbs-Energie eines Systems nimmt niemals zu.

Question 51

Was gibt der Carnot-Wirkungsgrad an?

Accepted Answer

Das Verhältnis der nutzbaren Arbeit zur zugeführten Wärme (Th - Tc) / Th

Answer

Das Verhältnis der zugeführten Wärme zur nutzbaren Arbeit (Th + Tc) / Th

Answer

Das Verhältnis der Nutzwärme zur Abwärme (Th - Tc) / Tc

Question 52

Welcher thermodynamischer Prozess ist durch konstanten Druck gekennzeichnet?

Accepted Answer

Isobarer Prozess

Answer

Isochorer Prozess

Answer

Isothermaler Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Question 53

Was versteht man unter der inneren Energie eines Systems?

Accepted Answer

Die Summe der kinetischen und potentiellen Energie aller Teilchen des Systems

Answer

Die Differenz zwischen der zugeführten Wärme und der geleisteten Arbeit

Answer

Das Produkt aus Wärmekapazität und Temperatur

Question 54

Wie lautet der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems entspricht der Summe aus zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt niemals ab.

Question 55

Welche der folgenden Aussagen über die **innere Energie** eines Systems ist **richtig**?

Accepted Answer

Sie ist die Summe der kinetischen und potentiellen Energie aller Teilchen im System.

Answer

Sie ist immer positiv.

Answer

Sie ist unabhängig von der Temperatur.

Question 56

Welcher der folgenden thermodynamischen Vorgänge ist **isobar**?

Accepted Answer

Ausdehnung eines Gases in einem Zylinder mit Kolben.

Answer

Adiabatische Kompression eines Gases.

Answer

Isotherme Expansion eines Gases.

Question 57

Welcher der folgenden Faktoren hat **keinen Einfluss** auf die Wärmeübertragung durch **Konvektion**?

Accepted Answer

Luftfeuchtigkeit

Answer

Fläche

Answer

Geschwindigkeit des Fluids

Answer

Temperaturdifferenz

Question 58

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt das **ideale Gasgesetz**?

Accepted Answer

pV = nRT

Answer

PV = NkT

Answer

V = nRT/p

Answer

pV2 = RT

Question 59

Welches der folgenden Systeme kann mit der Umgebung Materie austauschen?

Accepted Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser

Answer

Eine Thermoskanne

Answer

Eine isolierte Wand

Answer

Ein geschlossener Kühlschrank

Question 60

Bei welchem der folgenden Prozesse bleibt der Druck konstant?

Accepted Answer

Eine Gasprobe wird auf konstantem Druck erhitzt

Answer

Eine Gasprobe wird isentrofisch expandiert

Answer

Eine Gasprobe wird auf konstantem Volumen erhitzt

Answer

Eine Gasprobe wird adiabatisch komprimiert

Question 61

In welcher Einheit wird die Entropie gemessen?

Accepted Answer

J/K

Answer

J

Answer

J/m³

Answer

K

Question 62

Wie berechnet man den Wirkungsgrad eines Wärmekraftwerks?

Accepted Answer

Verrichtete Arbeit / Wärmeaufnahme

Answer

Wärmeabgabe / Verrichtete Arbeit

Answer

Wärmeaufnahme / Verrichtete Arbeit

Answer

Verrichtete Arbeit / Wärmeabgabe

Question 63

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zutreffend?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt im Laufe der Zeit zu oder bleibt gleich.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt im Laufe der Zeit ab.

Answer

Die Entropie eines offenen Systems bleibt immer konstant.

Question 64

Was versteht man unter der molaren Wärmekapazität?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur eines Mols einer Substanz um 1 K zu erhöhen

Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur eines Kilogramms einer Substanz um 1 K zu erhöhen

Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur eines Liters einer Substanz um 1 K zu erhöhen