Thermodynamik für Mechatronikerinnen: Energie, Enthalpie, Entropie und Gibbs-Energie

Question 1

Welche der folgenden Größen ist eine intensive Zustandsgröße?

Accepted Answer

Enthalpie pro Masseneinheit

Answer

Arbeit

Answer

Wärme

Question 2

Energie beschreibt eine Eigenschaft von:

Accepted Answer

Materie

Answer

Licht

Answer

Raum

Answer

Zeit

Question 3

Welche Definition beschreibt die Enthalpie?

Accepted Answer

Summe aus innerer Energie und Druck-Volumen-Arbeit

Answer

Differenz aus innerer Energie und Enthalpie

Answer

Produkt aus Temperatur und Entropie

Answer

Quotient aus Wärme und Volumen

Question 4

Was bedeutet ein negativer Wert der Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Spontaner Ablauf der Reaktion

Answer

Erforderliche Zufuhr von Energie für die Reaktion

Answer

Reversibilität der Reaktion

Answer

Exotherme Reaktion

Question 5

Welche thermodynamischen Größen sind Zustandsfunktionen?

Accepted Answer

Temperatur und Enthalpie

Answer

Temperatur und Volumen

Answer

Arbeit und Wärme

Answer

Wärme und Volumen

Question 6

Bei welcher Reaktionsart nimmt die Enthalpie des Systems zu?

Accepted Answer

Endotherme Reaktion

Answer

Exotherme Reaktion

Answer

Isotherme Reaktion

Answer

Adiabatische Reaktion

Question 7

Worin besteht der Unterschied zwischen einem reversiblen und einem irreversiblen Prozess?

Accepted Answer

Reversibler Prozess läuft in beide Richtungen ab, irreversibler Prozess nur in eine Richtung

Answer

Reversibler Prozess ohne Reibung, irreversibler Prozess mit Reibung

Answer

Reversibler Prozess langsamer als irreversibler Prozess

Answer

Kein Unterschied zwischen reversiblen und irreversiblen Prozessen

Question 8

Welche Einheit wird zur Messung der Entropie verwendet?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin

Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Kelvin pro Joule

Question 9

Welche thermodynamische Größe beschreibt die Fähigkeit eines Systems, spontane Änderungen durchzuführen?

Accepted Answer

Gibbs-Energie

Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Answer

Innere Energie

Question 10

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Entropie des Universums in geschlossenen Systemen nimmt immer zu

Answer

Innere Energie des Universums ist konstant

Answer

Wärme kann nicht spontan von kälteren zu wärmeren Körpern übertragen werden

Answer

Enthalpie des Universums ist konstant

Question 11

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

Accepted Answer

Eine chemische Reaktion in einem offenen Gefäß

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Gas

Answer

Ein Isoliersystem

Answer

Ein System, das weder Wärme noch Materie austauschen kann

Question 12

Was ist die Einheit der Enthalpie?

Accepted Answer

Joule (J)

Answer

Kalorie (cal)

Answer

Watt (W)

Answer

Newton (N)

Question 13

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm? Eine Reaktion, bei der Wärme freigesetzt wird.

Accepted Answer

Verbrennen von Methan

Answer

Verdampfen von Wasser

Answer

Kondensieren von Wasserdampf

Answer

Sublimieren von Trockeneis

Question 14

Was ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik? Die Entropie des Universums nimmt mit der Zeit zu.

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt mit der Zeit zu

Answer

Es ist unmöglich, eine Maschine zu bauen, die ohne äußere Energiezufuhr Arbeit verrichtet

Answer

Die Energie eines geschlossenen Systems bleibt konstant

Answer

Die Wärme fließt immer vom kälteren zum wärmeren Körper

Question 15

Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Form von Energie, während Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen ist

Answer

Temperatur ist eine Form von Energie, während Wärme ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen ist

Answer

Wärme und Temperatur sind dasselbe

Answer

Temperatur ist eine intensivere Größe als Wärme

Question 16

Welcher der folgenden Prozesse ist isobar? Ein Prozess, bei dem der Druck konstant bleibt.

Accepted Answer

Isobare Abkühlung eines Gases

Answer

Isotherme Expansion eines Gases

Answer

Adiabatische Kompression eines Gases

Answer

Isovolumetrische Erwärmung eines Gases

Question 17

Wie hilft die Gibbs-Energie bei der Optimierung chemischer Reaktionen in der Industrie?

Accepted Answer

Sie zeigt spontane Reaktionen an und unterstützt die Prozessoptimierung.

Answer

Sie bestimmt die maximal mögliche Produktausbeute.

Answer

Sie berechnet Reaktionsgeschwindigkeiten.

Question 18

Wie hängen thermodynamische Funktionen zusammen und wie können sie genutzt werden, um das Verhalten thermodynamischer Systeme vorherzusagen?

Accepted Answer

Thermodynamische Funktionen sind durch mathematische Gleichungen miteinander verbunden, die es ermöglichen, sie voneinander abzuleiten.

Answer

Thermodynamische Funktionen sind voneinander unabhängige Größen.

Answer

Thermodynamische Funktionen gelten nur für geschlossene Systeme.

Answer

Thermodynamische Funktionen ermöglichen nur qualitative Vorhersagen über das Verhalten thermodynamischer Systeme.

Question 19

Welche Energieform ändert sich bei einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Chemische Energie

Answer

Gravitationsenergie

Answer

Elektrische Energie

Answer

Lichtenergie

Question 20

Was beschreibt Entropie am besten?

Accepted Answer

Die Unordnung und Zufälligkeit in einem System.

Answer

Die Energiemenge in einem System.

Answer

Die Wärmemenge in einem System.

Answer

Die Ordnung und Struktur in einem System.

Question 21

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines abgeschlossenen Systems ist gleich der Summe aus zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit.

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt niemals ab.

Question 22

Welche Reaktion ist eine exotherme Reaktion?

Accepted Answer

Verbrennung von Methan

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Answer

Schmelzen von Eis

Answer

Sublimation von Trockeneis

Question 23

Welche Aussage beschreibt die Entropie korrekt?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder zufällige Verteilung von Energie in einem System

Answer

Die maximale Arbeit, die ein System verrichten kann

Answer

Die Fähigkeit eines Systems, Wärme aufzunehmen

Question 24

Welches System hat die höchste Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Ein offenes System mit hoher Temperatur und niedrigem Druck

Answer

Ein geschlossenes System mit niedriger Temperatur und hohem Druck

Answer

Ein isoliertes System mit mittlerer Temperatur und mittlerem Druck

Question 25

Welche Einheit wird zur Messung der Enthalpie verwendet?

Accepted Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Pascal

Answer

Mol

Question 26

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Die innere Energie eines Systems ist konstant.

Answer

Die Gibbs-Energie eines Systems ist immer negativ.

Question 27

Welches der folgenden Aussagen beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik zutreffend?

Accepted Answer

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

Answer

Entropie eines Systems nimmt immer zu.

Question 28

Ein Motor verbrennt Benzin, um ein Auto anzutreiben. Welcher der folgenden Prozesse beschreibt die Energieumwandlung, die stattfindet?

Accepted Answer

Chemische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.

Answer

Potentielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.

Answer

Kinetische Energie wird in chemische Energie umgewandelt.

Question 29

Was beschreibt Enthalpie?

Accepted Answer

Wärmemenge, die bei konstantem Druck aufgenommen oder abgegeben wird.

Answer

Maß für die Unordnung eines Systems.

Answer

Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten.

Question 30

Ein Metallstück wird erhitzt. Was passiert mit der Entropie des Metalls?

Accepted Answer

Die Entropie des Metalls nimmt zu.

Answer

Die Entropie des Metalls nimmt ab.

Answer

Die Änderung der Entropie hängt vom Metalltyp ab.

Answer

Entropie des Metalls bleibt konstant.

Question 31

Was ist die Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Maß für die Energie eines Systems, die für nützliche Arbeit zur Verfügung steht.

Answer

Gesamte Energie eines Systems

Question 32

Eine Reaktion hat eine negative Änderung der Gibbs-Energie. Was bedeutet das?

Accepted Answer

Die Reaktion ist spontan.

Answer

Die Reaktion ist nicht spontan.

Answer

Die Reaktion ist im Gleichgewicht.

Answer

Die Reaktion ist endotherm.

Question 33

Welche Faktoren beeinflussen die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Temperatur, Aggregatzustand, Druck

Answer

Druck

Answer

Aggregatzustand

Answer

Temperatur

Question 34

Wie beeinflusst ein Katalysator die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion?

Accepted Answer

Erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit durch Senkung der Aktivierungsenergie.

Answer

Erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit durch Senkung der Gibbs-Energie der Reaktion.

Answer

Erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit durch Erhöhung der Konzentration der Reaktanten.

Question 35

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Enthalpie am besten?

Accepted Answer

Die Enthalpie ist die gesamte Energie eines Systems, einschließlich der inneren Energie und der Energie, die durch die Druck-Volumen-Arbeit benötigt wird.

Answer

Die Enthalpie ist die Wärmemenge, die einem System zugeführt wird.

Question 36

Ein System absorbiert Wärme und verrichtet gleichzeitig Arbeit. Was passiert mit der Änderung der inneren Energie des Systems?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie ist positiv.

Answer

Die Änderung der inneren Energie ist negativ.

Answer

Die Änderung der inneren Energie ist Null.

Answer

Es gibt nicht genügend Informationen, um die Änderung der inneren Energie zu bestimmen.

Question 37

Welche der folgenden Aussagen trifft auf einen Prozess mit einer negativen Entropieänderung zu?

Accepted Answer

Die Ordnung des Systems nimmt zu.

Answer

Die Energie des Systems nimmt ab.

Answer

Die Ordnung des Systems nimmt ab.

Answer

Die Energie des Systems nimmt zu.

Question 38

Ein ideales Gas expandiert isotherm reversibel. Welche der folgenden Aussagen ist richtig?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie des Gases ist Null.

Answer

Die Änderung der inneren Energie des Gases ist positiv.

Answer

Die Änderung der inneren Energie des Gases ist negativ.

Question 39

Eine Reaktion mit einer negativen Gibbs-Energie ist:

Accepted Answer

Spontan.

Answer

Nicht spontan.

Answer

Endotherm.

Answer

Im Gleichgewicht.

Question 40

Ein geschlossenes System ist:

Accepted Answer

Ein System, das Energie aber keine Materie austauschen kann.

Answer

Ein System, das weder Energie noch Materie austauschen kann.

Answer

Ein System, das sowohl Energie als auch Materie austauschen kann.

Question 41

Welche der folgenden Größen ist keine extensive Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Enthalpie

Answer

Masse

Answer

Volumen

Question 42

Ein Wärmekraftwerk wandelt:

Accepted Answer

Wärme in mechanische Arbeit um.

Answer

Elektrische Energie in mechanische Arbeit um.

Answer

Mechanische Arbeit in Wärme um.

Answer

Chemische Energie in mechanische Arbeit um.

Question 43

Bei einem adiabatischen Prozess:

Accepted Answer

Findet kein Wärmeaustausch statt.

Answer

Ist die Temperatur konstant.

Answer

Ist die Entropie konstant.

Answer

Findet kein Energieaustausch statt.

Question 44

Ein Kühlschrank ist ein Beispiel für:

Accepted Answer

Eine Wärmekraftmaschine, die Wärme von einem kalten Reservoir zu einem warmen Reservoir transportiert.

Answer

Eine Wärmekraftmaschine, die Wärme von einem warmen Reservoir zu einem kalten Reservoir transportiert.

Question 45

Welche der folgenden Aussagen über Energie ist korrekt?

Accepted Answer

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

Answer

Energie kann durch chemische Reaktionen vernichtet werden.

Answer

Energie ist eine Eigenschaft von Materie.

Question 46

Was ist die Enthalpie?

Accepted Answer

Eine thermodynamische Größe, die die gesamte Energie eines Systems einschließlich seiner inneren Energie und seiner Energie des Volumenarbeitens beschreibt.

Answer

Eine thermodynamische Größe, die die Wärmemenge beschreibt, die ein System mit seiner Umgebung austauscht.

Question 47

Welche der folgenden Größen ist keine Zustandsfunktion?

Accepted Answer

Wärme

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Volumen

Question 48

Was ist das zweite Gesetz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Die Enthalpie eines Systems nimmt mit der Zeit ab.

Answer

Die Gesamtenergie des Universums ist konstant.

Question 49

Welche der folgenden Reaktionen ist exergonisch?

Accepted Answer

Eine Reaktion, bei der die freie Energie abnimmt.

Answer

Eine Reaktion, die Wärme absorbiert.

Answer

Eine Reaktion, bei der die freie Energie zunimmt.

Answer

Eine Reaktion, die Wärme freisetzt.

Question 50

Was ist die Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Eine thermodynamische Größe, die die maximale Arbeit angibt, die ein System unter isobaren und isothermen Bedingungen verrichten kann.

Answer

Eine thermodynamische Größe, die die gesamte Energie eines Systems beschreibt.

Question 51

Welche der folgenden Anwendungen nutzt die Thermodynamik?

Accepted Answer

Entwicklung von Kraftwerken

Answer

Herstellung von Kunststoffen

Answer

Medizinische Diagnostik

Answer

Design von Gebäuden

Question 52

Was ist ein isothermer Prozess?

Accepted Answer

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

Answer

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

Answer

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

Question 53

Was ist ein adiabatischer Prozess?

Accepted Answer

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

Answer

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

Answer

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

Question 54

Welche der folgenden Einheiten wird zur Messung von Entropie verwendet?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin

Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Mol

Question 55

Welche Aussage zur Enthalpie ist **falsch**?

Accepted Answer

Enthalpie ist die Gesamtenergie eines Systems.

Answer

Enthalpie ist ein Maß für die Wärmemenge, die in einem System gespeichert ist.

Answer

Die Änderung der Enthalpie entspricht der bei konstantem Druck ausgetauschten Wärmemenge.

Answer

Enthalpie ist eine Zustandsgröße.

Question 56

Eine Reaktion ist exotherm, wenn...

Accepted Answer

die Enthalpieänderung negativ ist.

Answer

Wärmeenergie vom System absorbiert wird.

Answer

die Gibbs-Energieänderung positiv ist.

Answer

die Entropieänderung positiv ist.

Question 57

Welche der folgenden Aussagen zur Entropie ist **richtig**?

Accepted Answer

Entropie ist ein Maß für die Unordnung in einem System.

Answer

Entropie nimmt bei reversiblen Prozessen ab.

Answer

Entropie ist eine Zustandsgröße, die von der Temperatur unabhängig ist.

Question 58

Was ist die Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Die Gibbs-Energie ist ein thermodynamisches Potential, das die maximale Arbeit angibt, die ein System bei konstantem Druck und Temperatur verrichten kann.

Answer

Die Gibbs-Energie ist ein Maß für die innere Energie eines Systems.

Question 59

Eine Reaktion ist spontan, wenn...

Accepted Answer

die Gibbs-Energieänderung negativ ist.

Answer

die Entropieänderung negativ ist.

Answer

die Enthalpieänderung positiv ist.

Question 60

Ein Kolben wird mit einem idealen Gas gefüllt. Der Kolben wird dann komprimiert. Welche Aussage zur Entropieänderung des Gases ist **richtig**?

Accepted Answer

Die Entropie des Gases nimmt ab.

Answer

Die Entropie des Gases nimmt zu.

Answer

Die Entropie des Gases bleibt gleich.

Answer

Die Entropieänderung ist nicht vorhersehbar.

Question 61

Welche der folgenden Reaktionen ist **nicht** ein Beispiel für eine reversible Reaktion?

Accepted Answer

Die Verbrennung von Methan.

Answer

Die Reaktion zwischen Essigsäure und Natriumhydrogencarbonat.

Answer

Die Reaktion zwischen Stickstoff und Wasserstoff.

Answer

Die Reaktion zwischen Wasser und Ethanol.

Question 62

Ein Wärmekraftwerk wandelt Wärmeenergie in elektrische Energie um. Welches Gesetz der Thermodynamik ist für diesen Prozess relevant?

Accepted Answer

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Das Gesetz von Hess.

Answer

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik.

Question 63

Ein System befindet sich im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn...

Accepted Answer

die Temperatur, der Druck und die Konzentration der Komponenten konstant sind.

Answer

keine Energieübertragung stattfindet.

Answer

die Entropieänderung null ist.

Question 64

Ein ideales Gas wird adiabatisch expandiert. Welche Aussage zur Temperaturänderung des Gases ist **richtig**?

Accepted Answer

Die Temperatur des Gases sinkt.

Answer

Die Temperatur des Gases bleibt gleich.

Answer

Die Temperatur des Gases steigt.