Thermodynamik für Mechatronikerinnen: Energieumsatz, Enthalpie und Entropie verstehen

Question 1

Bei welchem Prozess nimmt die Entropie des Systems ab?

Accepted Answer

Kristallisation einer Flüssigkeit

Answer

Kondensation einer Flüssigkeit

Answer

Verdampfung einer Flüssigkeit

Answer

Lösung eines Feststoffs

Question 2

Welche Gleichung beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

dU = dQ - dW

Answer

dU = dQ + dW

Answer

dQ = dU + dW

Answer

dW = dQ + dU

Question 3

Welcher Prozess geht mit einer Zunahme der Enthalpie einher?

Accepted Answer

Verbrennung

Answer

Schmelzen eines Feststoffs

Answer

Gefrieren einer Flüssigkeit

Answer

Kondensation eines Gases

Question 4

Ein exothermer Prozess zeichnet sich aus durch:

Accepted Answer

Wärmeabgabe

Answer

Wärmeaufnahme

Answer

keinen Wärmeaustausch

Answer

Umwandlung von Energie in Wärme

Question 5

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer zu.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie des Universums bleibt konstant.

Answer

Die Entropie des Universums kann zu- oder abnehmen.

Question 6

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm?
(A) Verbrennung von Methan
(B) Auflösen von Salz in Wasser
(C) Fotosynthese
(D) Kondensation von Wasserdampf

Accepted Answer

(A) Verbrennung von Methan

Answer

(B) Auflösen von Salz in Wasser

Answer

(C) Fotosynthese

Answer

(D) Kondensation von Wasserdampf

Question 7

Wie unterscheidet sich die Entropieänderung bei einem unumkehrbaren Prozess von der eines umkehrbaren Prozesses?

Accepted Answer

Bei unumkehrbaren Prozessen ist die Entropieänderung größer.

Answer

Bei umkehrbaren Prozessen ist die Entropieänderung größer.

Answer

Beide Prozessarten haben die gleiche Entropieänderung.

Answer

Die Entropieänderung ist bei beiden Prozessarten null.

Question 8

Welche der folgenden Größenpaare beschreibt eine Zustandsgleichung?

Accepted Answer

Druck und Volumen

Answer

Enthalpie und Entropie

Answer

Temperatur und Wärmekapazität

Answer

Arbeit und Energie

Question 9

Was ist die Definition von Enthalpie in einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Die bei konstantem Druck aufgenommene oder abgegebene Wärme

Answer

Die bei konstantem Volumen aufgenommene oder abgegebene Wärme

Answer

Die Änderung der inneren Energie

Answer

Die Arbeit, die während des Prozesses verrichtet wird

Question 10

Was beschreibt die freie Enthalpie einer Reaktion?

Accepted Answer

Die Spontaneität einer Reaktion unter bestimmten Bedingungen

Answer

Das maximale nutzbare Arbeitspotenzial einer Reaktion

Answer

Die Gesamtenergieänderung einer Reaktion

Answer

Den Gleichgewichtszustand einer Reaktion

Question 11

Welche Einheit wird für die Entropie verwendet?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin

Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Kelvin pro Joule

Question 12

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer zu.

Answer

Die Energie des Universums ist konstant.

Answer

Die freie Enthalpie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer ab.

Answer

Die Temperatur eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu.

Question 13

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm?

Accepted Answer

Verbrennung von Methan

Answer

Schmelzen von Eis

Answer

Verdampfen von Wasser

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Question 14

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie in einem geschlossenen System bleibt konstant.

Answer

Die Enthalpie eines Systems ist gleich der geleisteten Arbeit.

Answer

Die innere Energie eines Systems nimmt mit der Zeit ab.

Question 15

Was ist die Enthalpie eines Systems?

Accepted Answer

Die Summe aus innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen

Answer

Die Wärmemenge, die von einem System aufgenommen oder abgegeben wird

Answer

Die Differenz zwischen innerer Energie und äußerer Arbeit

Question 16

Ein geschlossenes System befindet sich in einem isobaren Prozess. Wie verändert sich der Druck des Systems?

Accepted Answer

Er bleibt konstant.

Answer

Er nimmt zu.

Answer

Er nimmt ab.

Question 17

Welche Größenart ist das Volumen?

Accepted Answer

Extensive Größe

Answer

Intensive Größe

Answer

Skalare Größe

Answer

Vektorielle Größe

Question 18

Was ist die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems

Answer

Die Wärmemenge, die von einem System aufgenommen oder abgegeben wird

Answer

Die Summe aus innerer Energie und Arbeit

Question 19

In einem welchen Prozess bleibt das Volumen konstant?

Accepted Answer

Isochorer Prozess

Answer

Adiabater Prozess

Answer

Isothermer Prozess

Answer

Isobarer Prozess

Question 20

Welche der folgenden Größen ist **keine** Zustandsgröße?

Accepted Answer

Leistung

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Question 21

Was passiert mit der Enthalpie eines Systems bei einer **exothermen** Reaktion?

Accepted Answer

Sie nimmt ab

Answer

Sie nimmt zu

Answer

Sie bleibt gleich

Question 22

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt den **zweiten Hauptsatz** der Thermodynamik?

Accepted Answer

dS >= 0

Answer

dE = Q - W

Answer

dH = 0

Question 23

In welchem der folgenden Prozesse nimmt die Entropie **nicht** zu?

Accepted Answer

Adiabate Kompression eines idealen Gases

Answer

Chemische Reaktion, die zu mehr Produkten führt

Answer

Wärmeübertragung von einem heißen auf ein kaltes Objekt

Answer

Mischen von zwei Gasen

Question 24

Welches der folgenden Geräte wird verwendet, um die Wärmekapazität eines **Feststoffs** zu messen?

Accepted Answer

Kalorimeter

Answer

Thermometer

Answer

Pyrometer

Answer

Barometer

Question 25

Was ist die Einheit der Entropie im **SI-System**?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin

Answer

Kelvin pro Joule

Answer

Joule pro Grad Celsius

Answer

Watt pro Kelvin

Question 26

Welche der folgenden Aussagen über die **Gibbs-Energie** ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Arbeit, die ein System bei konstantem Druck und konstanter Temperatur maximal verrichten kann

Answer

Sie ist immer positiv

Question 27

Was ist der Unterschied zwischen einem **reversiblen** und einem **irreversiblen** Prozess?

Accepted Answer

Ein reversibler Prozess kann in seine Ausgangszustände zurückgeführt werden, ohne die Umgebung zu verändern, während ein irreversibler Prozess dies nicht kann

Answer

Ein reversibler Prozess erfordert keine Energiezufuhr, während ein irreversibler Prozess dies tut

Question 28

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Accepted Answer

Die Energiemenge eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Wärme kann nur in Arbeit umgewandelt werden.

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist unabhängig von der Temperatur.

Question 29

Welche Reaktion setzt Wärme frei?

Accepted Answer

Verbrennung von Benzin

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Answer

Auflösen von Salz in Wasser

Answer

Schmelzen von Eis

Question 30

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt zu.

Answer

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

Answer

Perpetuum mobile sind möglich.

Question 31

Die Freie Enthalpie ist ein Maß für:

Accepted Answer

Die maximal mögliche Arbeit, die ein System verrichten kann.

Answer

Die Enthalpieänderung eines Systems

Answer

Die Gesamtenergie eines Systems

Question 32

Welche Reaktion verläuft spontan?

Accepted Answer

Reaktion mit negativer Freier Enthalpieänderung

Answer

Reaktion mit positiver Freier Enthalpieänderung

Answer

Reaktion mit unendlicher Freier Enthalpieänderung

Answer

Reaktion mit konstanter Freier Enthalpieänderung

Question 33

Welche der folgenden Größen ist eine **extensive Größe**?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Druck

Answer

Entropie

Answer

Temperatur

Question 34

Was besagt der **erste Hauptsatz der Thermodynamik**?

Accepted Answer

Energieerhaltung

Answer

Entropieänderung

Answer

Arbeitsverrichtung

Answer

Wärmezufuhr

Question 35

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die **Enthalpieänderung ΔH**?

Accepted Answer

ΔH = ΔU + pΔV

Answer

ΔH = ΔQ - ΔW

Answer

ΔH = TΔS

Answer

ΔH = -ΔG

Question 36

Was sagt der **zweite Hauptsatz der Thermodynamik** über die Entropie eines **abgeschlossenen Systems** aus?

Accepted Answer

Sie nimmt immer zu.

Answer

Sie kann sowohl zu- als auch abnehmen.

Answer

Sie nimmt immer ab.

Answer

Sie bleibt konstant.

Question 37

Welche der folgenden Aussagen über den **Carnot-Kreisprozess** ist richtig?

Accepted Answer

Er ist ein idealer Kreisprozess mit maximaler Effizienz.

Answer

Er kann nur bei hohen Temperaturen arbeiten.

Answer

Er ist ein irreversibler Prozess.

Question 38

Was ist die **SI-Einheit der Energie**?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Grad Celsius (°C)

Answer

Watt (W)

Answer

Newton (N)

Question 39

Was ist eine **isotherme Reaktion**?

Accepted Answer

Eine Reaktion, die bei konstanter Temperatur abläuft.

Answer

Eine Reaktion, die bei konstantem Volumen abläuft.

Answer

Eine Reaktion, die bei konstantem Druck abläuft.

Question 40

Welche Aussage beschreibt die Enthalpie **am treffendsten**?

Accepted Answer

Eine Zustandsgröße, die die Gesamtenergie eines Systems angibt

Answer

Eine Intensitätsgröße, die die Temperatur eines Systems angibt

Answer

Eine Zustandsfunktion, die die gesamte Masse eines Systems angibt

Question 41

Was besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, nur umgewandelt werden

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt immer zu

Answer

Die freie Enthalpie eines Systems ist immer negativ

Question 42

Was ist ein **adiabatischer** Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet

Answer

Ein Prozess, bei dem das Volumen konstant bleibt

Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt

Question 43

Welchen Zweck erfüllt die Gibbs-Freie-Energie?

Accepted Answer

Bestimmung der spontanen Richtung einer chemischen Reaktion

Answer

Berechnung der Enthalpie einer Reaktion

Answer

Ermittlung der Entropie eines Systems

Question 44

Welche Aussage ist für einen **reversiblen** Prozess korrekt?

Accepted Answer

Das System kehrt nach dem Prozess in seinen Ausgangszustand zurück

Answer

Der Prozess ist immer exotherm

Answer

Die Entropie des Systems nimmt zu

Question 45

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist **korrekt**?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann nicht abnehmen

Answer

Die Entropie eines offenen Systems kann abnehmen

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit ab

Question 46

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Wärme und Arbeit?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieübertragung aufgrund eines Temperaturunterschieds, während Arbeit eine Energieübertragung aufgrund einer Kraft ist, die eine Verschiebung bewirkt

Answer

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

Question 47

Was ist die thermodynamische Größe, die bestimmt, ob ein Prozess spontan ablaufen kann?

Accepted Answer

Gibbssche Freie Energie

Answer

Maximale Arbeit, die ein System verrichten kann

Answer

Energie, die für eine chemische Reaktion benötigt wird

Question 48

Wie ist der Carnot-Kreisprozess definiert?

Accepted Answer

Reversibler Kreisprozess mit zwei isothermen und zwei adiabatischen Schritten, der maximale Effizienz für Wärmekraftmaschinen beschreibt

Answer

Irreversibler Kreisprozess mit zwei isobaren und zwei isochoren Schritten

Question 49

Welches Gesetz beschreibt den Energieerhaltungssatz für ein abgeschlossenes System?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Question 50

In welcher Einheit wird die Enthalpie gemessen?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Liter (L)

Answer

Kelvin (K)

Question 51

Was beschreibt die Entropie?

Accepted Answer

Grad der Unordnung in einem System

Answer

Temperatur eines Systems

Answer

Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten

Answer

Wärmemenge, die in ein System fließt

Question 52

Welche Aussage über exotherme Prozesse ist korrekt?

Accepted Answer

Geben Wärme an die Umgebung ab

Answer

Senken die Temperatur der Umgebung

Answer

Nehmen Wärme von der Umgebung auf

Question 53

Welche Formel beschreibt die molare Gibbs-Energie (freie Energie)?

Accepted Answer

G = H - TS

Answer

G = TS - H

Answer

G = H/TS

Answer

G = H + TS

Question 54

Welches Kriterium bestimmt die Richtung einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Abnahme der Gibbs-Energie (freie Energie)

Answer

Erhöhung der Enthalpie

Answer

Zunahme der Temperatur

Answer

Abnahme der Entropie

Question 55

Wie lautet die allgemeine Gasgleichung?

Accepted Answer

pV = nRT

Answer

V = nRT/p

Answer

T = nRT/V

Answer

p = nRT/V

Question 56

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik am besten?

Accepted Answer

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

Answer

Die Gesamtmenge der Energie in einem System bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Energieübertragung erfolgt immer vom kälteren zum wärmeren Körper.

Question 57

Was ist die Enthalpieänderung (ΔH) einer Reaktion?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die bei konstantem Druck aufgenommen oder abgegeben wird.

Answer

Die Energie, die benötigt wird, um eine Reaktion zu starten.

Answer

Die Änderung der Entropie während einer Reaktion.

Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems bei konstantem Druck.

Question 58

Ein Motor verbrennt Benzin, um mechanische Arbeit zu verrichten. Welche Energieumwandlung findet dabei statt?

Accepted Answer

Chemische Energie wird in kinetische Energie und Wärme umgewandelt.

Answer

Potenzielle Energie wird in kinetische Energie und Wärme umgewandelt.

Answer

Kinetische Energie wird in chemische Energie und Wärme umgewandelt.

Answer

Wärme wird in chemische Energie und kinetische Energie umgewandelt.

Question 59

Was passiert mit der Entropie eines Systems, wenn ein Eiswürfel bei Raumtemperatur schmilzt?

Accepted Answer

Die Entropie des Systems nimmt zu.

Answer

Die Entropie des Systems bleibt gleich.

Answer

Die Entropie des Systems nimmt ab.

Answer

Die Entropie des Systems kann nicht bestimmt werden.

Question 60

Was versteht man unter dem Tripelpunkt eines Stoffes?

Accepted Answer

Den Punkt im Phasendiagramm, an dem alle drei Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) gleichzeitig im Gleichgewicht existieren.

Answer

Den Punkt im Phasendiagramm, an dem der Stoff nur im festen Zustand existiert.

Answer

Den Punkt im Phasendiagramm, an dem der Stoff nur im gasförmigen Zustand existiert.

Answer

Den Punkt im Phasendiagramm, an dem der Stoff nur im flüssigen Zustand existiert.

Question 61

Ein Autoreifen wird auf einer langen Fahrt heiß. Was passiert mit der Entropie des Reifens?

Accepted Answer

Die Entropie des Reifens nimmt zu.

Answer

Die Entropie des Reifens bleibt gleich.

Answer

Die Entropie des Reifens kann nicht bestimmt werden.

Answer

Die Entropie des Reifens nimmt ab.

Question 62

Ein Wärmekraftwerk nutzt die Verbrennung von Kohle, um Strom zu erzeugen. Welcher thermodynamische Prozess spielt hierbei die Hauptrolle?

Accepted Answer

Carnot-Prozess

Answer

Isobare Erwärmung

Answer

Adiabatische Kompression

Answer

Isotherme Expansion