Thermodynamik lernen: Online-Quizze und Übungen für die Einführungsphase im Fachgymnasium

Question 1

Was zeichnet einen isobaren Prozess aus?

Accepted Answer

Der Druck bleibt unverändert.

Answer

Das Volumen bleibt unverändert.

Answer

Die Temperatur bleibt unverändert.

Question 2

Was versteht man unter einem isentropen Prozess und welche Bedeutung haben isentrope Prozesse in technischen Anwendungen wie Turbinen?

Accepted Answer

Option A: Ein Prozess, bei dem keine Wärme zwischen System und Umgebung ausgetauscht wird.

Accepted Answer

Option C: Isentrope Prozesse erhöhen die Effizienz von Turbinen.

Answer

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

Answer

Option D: Isentrope Prozesse haben keine praktische Bedeutung in technischen Anwendungen.

Question 3

Was ist ein thermodynamisches System? Nenne verschiedene Arten von Systemen.

Accepted Answer

Eine abgrenzbare Materiemenge, die Energie und/oder Masse mit ihrer Umgebung austauschen kann.

Answer

Ein abgeschlossenes System, das keine Energie oder Masse mit seiner Umgebung austauscht.

Answer

Ein System im thermodynamischen Gleichgewicht.

Answer

Ein System, das in einem geschlossenen Raum eingeschlossen ist.

Question 4

Nenne zwei konkrete Beispiele für die Anwendung thermodynamischer Prinzipien in Technologien zur Energieerzeugung und erläutere kurz, wie diese Prinzipien in diesen Technologien genutzt werden.

Accepted Answer

Solarzellen und Brennstoffzellen

Accepted Answer

Wärmekraftwerke und Kühlschränke

Answer

Elektromotoren und Transformatoren

Question 5

Was ist Exergie und warum ist sie wichtig für die Beurteilung der Qualität von Energiequellen und die Effizienz von Energieumwandlungsprozessen?

Accepted Answer

Exergie ist die maximal nutzbare Arbeit, die einem thermodynamischen System entnommen werden kann.

Answer

Exergie ist die gesamte Energiemenge, die in einem System vorhanden ist.

Answer

Exergie ist die Energie, die bei einer isothermen Reaktion freigesetzt wird.

Answer

Exergie ist identisch mit der Enthalpie eines Systems.

Question 6

Beschreibe den Unterschied zwischen Exergie und Energie. Erläutere, warum Exergie ein wichtiges Maß für die Qualität von Energie ist.

Accepted Answer

Exergie ist die maximal nutzbare Energie eines Systems, während Energie die gesamte gespeicherte Energie darstellt.

Answer

Exergie ist nur für erneuerbare Energiequellen relevant, während Energie für alle Energiequellen gilt.

Answer

Exergie und Energie sind gleichbedeutende Begriffe mit unterschiedlichen Bezeichnungen.

Question 7

Wie ermöglichen thermodynamische Prinzipien die Funktionsweise von Flüssigkristallanzeigen (LCDs)?

Accepted Answer

Phasenübergänge und anisotrope Eigenschaften

Answer

Ideales Gasgesetz und Wärmekapazität

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Question 8

Welche der folgenden Größen beschreibt die Energie, die einem System bei konstantem Druck zugeführt wird?

Accepted Answer

Enthalpie

Answer

Gibbssche Freie Energie

Answer

Innere Energie

Answer

Entropie

Question 9

Ein ideales Gas wird isobar erwärmt. Was passiert mit seinem Volumen?

Accepted Answer

Es nimmt zu

Answer

Es nimmt ab

Answer

Es bleibt konstant

Question 10

Welche der folgenden Aussagen zur Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems

Answer

Sie ist eine Erhaltungsgröße

Answer

Sie kann nur positive Werte annehmen

Answer

Sie ist ein Maß für die Wärmemenge eines Systems

Question 11

Welche Mechanismen ermöglichen den Wärmetransport?

Accepted Answer

Leitung, Konvektion, Strahlung

Answer

Nur Konvektion

Answer

Nur Leitung

Question 12

Welche Faktoren beeinflussen die Wärmekapazität eines Stoffes?

Accepted Answer

Masse, spezifische Wärmekapazität

Answer

Druck

Answer

Temperatur

Question 13

Wie berechnet sich der Wirkungsgrad eines Carnot-Motors, der zwischen zwei Wärmequellen mit den Temperaturen T1 und T2 (T1 > T2) arbeitet?

Accepted Answer

1 - T2 / T1

Answer

T1 / (T1 - T2)

Answer

(T1 - T2) / T1

Question 14

Welcher Stoff hat die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Holz

Answer

Luft

Answer

Eisen

Question 15

Was kennzeichnet einen adiabatischen Prozess?

Accepted Answer

Kein Wärmeaustausch mit der Umgebung

Answer

Konstantes Volumen

Answer

Konstanter Druck

Question 16

Ein Gas wird isochor erhitzt. Wie verändert sich sein Druck?

Accepted Answer

Er nimmt zu

Answer

Er nimmt ab

Answer

Er bleibt konstant

Answer

Er nimmt zuerst zu und dann ab

Question 17

Welche Aussage über den ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die Energie eines Systems kann nur zu-, aber nicht abnehmen.

Answer

Die Energie eines Systems ist proportional zu seiner Temperatur.

Question 18

Ein ideales Gas erfährt eine Zustandsänderung bei konstantem Druck. Wie verändert sich dabei sein Volumen?

Accepted Answer

Es nimmt proportional zur absoluten Temperatur zu.

Answer

Es nimmt proportional zum Druck zu.

Answer

Es bleibt konstant.

Answer

Es nimmt umgekehrt proportional zur absoluten Temperatur ab.

Question 19

Welche Einheit beschreibt die spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Joule pro Kilogramm und Kelvin (J/(kg·K))

Answer

Kelvin pro Kilogramm (K/kg)

Answer

Joule pro Kelvin (J/K)

Answer

Joule·Kelvin pro Kilogramm (J·K/kg)

Question 20

Welches der folgenden Geräte misst die Temperatur?

Accepted Answer

Thermometer

Answer

Manometer

Answer

Barometer

Answer

Hydrometer

Question 21

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser

Answer

Eine Thermoskanne

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Gas

Answer

Eine isolierte Kühlbox

Question 22

Wie lautet die thermodynamische Definition von Arbeit?

Accepted Answer

Übertragung von Energie durch eine Kraft

Answer

Änderung des Volumens

Answer

Abgabe von Wärme

Answer

Erhöhung der inneren Energie

Question 23

Welche der folgenden Einheiten ist KEINE Einheit für Druck?

Accepted Answer

Newton pro Meter (N/m)

Answer

Pascal (Pa)

Answer

Bar

Answer

Atmosphäre (atm)

Question 24

Welcher Prozess ist isobar?

Accepted Answer

Erwärmung eines Gases in einem geschlossenen Behälter.

Answer

Entspannung eines Gases in einem Vakuum.

Answer

Abkühlung eines Gases in einem offenen Behälter.

Answer

Kompression eines Gases in einem Zylinder.

Question 25

Welche Aussage über adiabatische Prozesse ist korrekt?

Accepted Answer

In einem adiabatischen Prozess findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt.

Answer

Adiabatische Prozesse sind immer reversibel.

Answer

Die Temperatur eines Systems steigt in einem adiabatischen Prozess immer an.

Question 26

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist zutreffend?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt im Laufe der Zeit zu.

Answer

Die Entropie eines Systems kann abnehmen.

Answer

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik gilt nur für reversible Prozesse.

Question 27

Welche Anwendung basiert auf den Prinzipien der Thermodynamik?

Accepted Answer

Kühlschrank

Answer

Elektromotor

Answer

Glühbirne

Answer

Mikrowelle

Question 28

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Temperatur korrekt?

Accepted Answer

Sie gibt den Wärmegrad eines Systems an und ist eine intensive Größe.

Answer

Sie ist eine reine Stoffgröße und hängt nicht von der Masse des Systems ab.

Answer

Sie ist eine extensive Größe und kann negative Werte annehmen.

Question 29

Welche Zustandsgröße bleibt bei einer isobaren Zustandsänderung konstant?

Accepted Answer

Druck

Answer

Volumen

Answer

Innere Energie

Answer

Temperatur

Question 30

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Konvektion korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine Wärmetransportart, die durch die Bewegung von Materie erfolgt.

Answer

Sie ist eine Wärmetransportart, die ohne Materiebewegung stattfindet.

Answer

Sie ist eine Wärmetransportart, die sich durch ein Temperaturgefälle ausbreitet.

Question 31

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems entspricht der Differenz zwischen zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit.

Answer

Die Summe der Energien aller Systeme im Universum ist konstant.

Question 32

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 das Volumen konstant bleibt.

Question 33

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Accepted Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt konstant.

Answer

Die innere Energie eines Systems nimmt mit der Zeit immer zu.

Answer

Die Wärmekapazität eines Stoffes nimmt mit steigender Temperatur ab.

Question 34

Welche der folgenden Aufgaben erfüllt ein Kühlschrank?

Accepted Answer

Wärme aus dem Innenraum nach außen zu transportieren.

Answer

Lebensmittel auf einer konstanten Temperatur zu halten.

Answer

Wärme in den Innenraum zu bringen.

Question 35

Welche Einheit wird zur Messung der inneren Energie verwendet?

Accepted Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Pascal

Answer

Watt

Question 36

Welche der folgenden Zustandsänderungen ist mit einer Volumenzunahme verbunden?

Accepted Answer

Isobare Erwärmung eines Gases

Answer

Isochore Abkühlung eines Gases

Answer

Isotherme Kontraktion eines Gases

Answer

Adiabatische Kompression eines Gases

Question 37

Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieform, die von einem wärmeren zu einem kälteren Körper übertragen werden kann, während Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle ist.

Answer

Wärme ist ein Maß für die Temperatur, während Temperatur eine Energieform ist.

Question 38

Welcher der folgenden Prozesse ist isentrop?

Accepted Answer

Adiabatische Kompression eines idealen Gases

Answer

Isochore Abkühlung eines Gases

Answer

Isotherme Expansion eines Gases

Answer

Isobare Erwärmung eines Gases

Question 39

Was ist der Carnot-Wirkungsgrad?

Accepted Answer

Der höchstmögliche Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, die zwei Wärmequellen mit unterschiedlichen Temperaturen nutzt.

Answer

Der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine

Answer

Der Wirkungsgrad einer Stirling-Maschine

Question 40

Welche der folgenden Aussagen über Wärmetransport ist richtig?

Accepted Answer

Wärme kann durch Leitung, Konvektion und Strahlung übertragen werden.

Answer

Wärme kann nur durch Leitung übertragen werden.

Answer

Wärme kann nur durch Konvektion übertragen werden.

Question 41

Was besagt das Stefan-Boltzmann-Gesetz?

Accepted Answer

Die Gesamtleistungsdichte der thermischen Strahlung eines schwarzen Körpers ist proportional zur vierten Potenz seiner absoluten Temperatur.

Answer

Die Gesamtleistungsdichte der thermischen Strahlung eines Körpers ist proportional zur zweiten Potenz seiner absoluten Temperatur.

Question 42

Was ist der Unterschied zwischen einem exothermen und einem endothermen Prozess?

Accepted Answer

Bei einem exothermen Prozess wird Wärme freigesetzt, während bei einem endothermen Prozess Wärme absorbiert wird.

Answer

Exotherme Prozesse sind immer spontan, während endotherme Prozesse niemals spontan sind.

Answer

Bei einem exothermen Prozess wird Energie absorbiert, während bei einem endothermen Prozess Energie freigesetzt wird.

Question 43

Welche Formel beschreibt die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur eines Stoffes um ein bestimmtes ΔT zu erhöhen?

Accepted Answer

Q = m * c * ΔT

Answer

Q = ΔU + W

Answer

Q = c * ΔT

Answer

Q = m * g * h

Question 44

Ein ideales Gas wird unter konstantem Druck erwärmt. Wie ändert sich dabei das Volumen des Gases?

Accepted Answer

Das Volumen nimmt zu.

Answer

Das lässt sich nicht bestimmen.

Answer

Das Volumen nimmt ab.

Answer

Das Volumen bleibt konstant.

Question 45

Ein Kühlschrank kühlt die Luft in seinem Inneren ab. Wie funktioniert das physikalisch?

Accepted Answer

Der Kühlschrank nutzt ein Kältemittel, welches Wärme aus dem Inneren des Kühlschranks aufnimmt und an die Umgebung abgibt.

Answer

Der Kühlschrank erzeugt kalte Luft und gibt sie an das Innere ab.

Question 46

Welche physikalische Größe bleibt bei einem isobaren Prozess konstant?

Accepted Answer

Druck

Answer

Temperatur

Answer

Innere Energie

Answer

Volumen

Question 47

Welche Art der Wärmeübertragung findet statt, wenn sich eine heiße Herdplatte auf einen kalten Topf überträgt?

Accepted Answer

Wärmeleitung

Answer

Konvektion

Answer

Diffusion

Answer

Wärmestrahlung

Question 48

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt tendenziell zu.

Answer

Die Temperatur sinkt nie unter den absoluten Nullpunkt.

Answer

Alle Prozesse sind reversibel.

Answer

Wärme kann nicht von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übertragen werden.

Question 49

Welche Einheit ist die SI-Einheit für die spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

J/(kg·K)

Answer

Wh/(m²·K)

Answer

cal/(g·°C)

Answer

kJ/(m³·K)

Question 50

Welcher Prozess ist ein adiabatischer Prozess?

Accepted Answer

Eine Expansion eines Gases in einem isolierten Zylinder

Answer

Eine Kompression eines Gases in einem offenen Zylinder

Answer

Eine Erwärmung eines Gases durch einen Brenner

Question 51

Welche Aussage zum Carnot-Wirkungsgrad ist korrekt?

Accepted Answer

Er gibt die maximal mögliche Effizienz einer Wärmekraftmaschine an.

Answer

Er kann größer als 1 sein.

Answer

Er ist unabhängig von den Temperaturen der Wärmereservoirs.

Question 52

Welche der folgenden Größen ist eine extensive Größe?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Answer

Spezifische Wärmekapazität

Question 53

Welche der folgenden Größen ist eine intensive Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Masse

Answer

Volumen

Answer

Druck

Question 54

Welche der folgenden Zustandsänderungen ist mit einer Volumenzunahme verbunden?

Accepted Answer

Sublimation

Answer

Schmelzen

Answer

Kondensation

Answer

Gefrieren

Question 55

Welche der folgenden Aussagen über Wärmetransport ist korrekt?

Accepted Answer

Wärme fließt immer von einem wärmeren zu einem kälteren Objekt.

Answer

Wärme kann nur durch Leitung übertragen werden.

Answer

Konvektion ist der effizienteste Wärmetransportmechanismus in Flüssigkeiten.

Question 56

Welche der folgenden Einheiten wird zur Messung der Wärmekapazität verwendet?

Accepted Answer

J/(kg·K)

Answer

m³/s

Answer

W/m²

Answer

Pa

Question 57

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

Accepted Answer

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

Answer

Der erste Hauptsatz beschreibt die Erhaltung der Energie.

Question 58

Welche der folgenden Aussagen über Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems.

Answer

Entropie ist eine extensive Größe.

Answer

Entropie kann nur zunehmen.

Question 59

Welche der folgenden Aussagen über Wärmemaschinen ist korrekt?

Accepted Answer

Eine Wärmemaschine wandelt Wärme in mechanische Energie um.

Answer

Eine Wärmemaschine kann ohne Wärmequelle betrieben werden.

Answer

Eine Wärmemaschine hat einen Wirkungsgrad von 100 %.

Question 60

Welche der folgenden Aussagen über den Carnot-Kreisprozess ist korrekt?

Accepted Answer

Der Carnot-Kreisprozess ist ein reversibler Kreisprozess.

Answer

Der Carnot-Kreisprozess nutzt nur Wärmeleitung.

Answer

Der Carnot-Kreisprozess hat einen Wirkungsgrad von 100 %.

Question 61

Welche der folgenden Aussagen über die Gibbs-Energie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Gibbs-Energie ist ein Maß für die maximale nutzbare Arbeit eines Systems.

Answer

Die Gibbs-Energie ist immer negativ.

Answer

Die Gibbs-Energie ist eine extensive Größe.

Question 62

Welche der folgenden Aussagen über das Phasendiagramm eines Stoffes ist korrekt?

Accepted Answer

Ein Phasendiagramm zeigt die Phasen eines Stoffes in Abhängigkeit von Temperatur und Druck.

Answer

Ein Phasendiagramm ist nur für reine Stoffe gültig.

Answer

Ein Phasendiagramm kann verwendet werden, um die Zustandsänderungen eines Stoffes vorherzusagen.