Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik: Online-Quiz und Übungen

Question 1

Was beschreibt die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Den Grad der Unordnung

Answer

Die abgegebene Energie

Answer

Die aufgenommene Wärme

Answer

Die Temperatur

Question 2

In welcher Richtung laufen irreversible Prozesse ab?

Accepted Answer

Von niedriger zu hoher Entropie

Answer

Von hoher zu niedriger Entropie

Answer

Von Gleichgewicht zu Nicht-Gleichgewicht

Answer

Von Nicht-Gleichgewicht zu Gleichgewicht

Question 3

Welche Aussage zum Carnot-Kreisprozess ist richtig?

Accepted Answer

Er liefert die maximal mögliche Arbeit aus einer gegebenen Wärmemenge.

Answer

Er liefert die maximal mögliche Wärmemenge aus einer gegebenen Arbeit.

Answer

Er liefert die minimal mögliche Arbeit aus einer gegebenen Wärmemenge.

Answer

Er liefert die minimal mögliche Wärmemenge aus einer gegebenen Arbeit.

Question 4

Welche Größe misst die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu leisten?

Accepted Answer

Freie Energie

Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Answer

Innere Energie

Question 5

In welcher Einheit wird die Entropie gemessen?

Accepted Answer

J/K

Answer

J/kg

Answer

Pa

Answer

m³

Question 6

Wie berechnet sich der Wirkungsgrad eines Wärmeprozesses?

Accepted Answer

Verhältnis von abgegebener Arbeit zu aufgenommener Wärme

Answer

Verhältnis von aufgenommener Wärme zu abgegebener Arbeit

Answer

Kann größer als 100 % sein

Answer

Ist immer 100 %

Question 7

Welcher Begriff beschreibt die maximal mögliche Arbeit, die ein System bei einer gegebenen Temperatur leisten kann?

Accepted Answer

Exergie

Answer

Freie Energie

Answer

Enthalpie

Answer

Innere Energie

Question 8

Welches Gesetz besagt, dass die Unordnung (Entropie) in einem abgeschlossenen System niemals geringer werden kann?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik (Entropiesatz)

Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Carnot-Prinzip

Question 9

Gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verlaufen Prozesse:

Accepted Answer

Immer in Richtung zunehmender Entropie.

Answer

Immer in Richtung abnehmender Entropie.

Answer

Entweder in Richtung zunehmender oder abnehmender Entropie, abhängig vom Prozess.

Answer

Gar nicht, da alle Prozesse irreversibel sind.

Question 10

Der Carnot-Kreisprozess kann einen maximalen Wirkungsgrad erreichen von:

Accepted Answer

Er ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen den Reservoiren.

Answer

50 %.

Answer

100 %.

Answer

Unendlich.

Question 11

Welche Aussage über die Entropieerzeugung ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist immer positiv in realen Prozessen.

Answer

Sie kann auch negativ sein.

Answer

Sie hängt nur von der Temperatur des Systems ab.

Answer

Sie ist ein Maß für die Effizienz eines Prozesses.

Question 12

In welchem der folgenden Systeme nimmt die Entropie ab?

Accepted Answer

Ein sich abkühlender Körper.

Answer

Ein isoliertes Gas.

Answer

Ein sich verwirbelnder Flüssigkeitsstrahl.

Answer

Eine chemische Reaktion.

Question 13

Welcher der folgenden Prozesse wird als isentrop bezeichnet?

Accepted Answer

Adiabate Kompression eines Gases.

Answer

Isotherme Expansion eines Gases.

Answer

Polytrope Transformation eines Gases.

Answer

Isobare Abkühlung eines Gases.

Question 14

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz ist falsch?

Accepted Answer

Er gilt nur für geschlossene Systeme.

Answer

Er beschreibt die Richtung von Prozessen.

Answer

Er ist ein statistisches Gesetz.

Answer

Er ist ein axiomatisches Prinzip.

Question 15

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt:

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt ständig zu.

Answer

Wärme kann spontan von einem kalten zu einem warmen Körper fließen.

Answer

In einem adiabatischen Prozess bleibt die Entropie konstant.

Answer

Die Richtung von Prozessen kann nicht vorhergesagt werden.

Question 16

Was beschreibt die Entropie?

Accepted Answer

Das Maß für die Unordnung eines Systems

Answer

Die Wärmemenge, die einem System zugeführt wurde

Answer

Die Temperatur eines Systems

Answer

Die Arbeit, die von einem System verrichtet wird

Question 17

Welche Maschine stellt einen idealen, reversiblen Kreisprozess dar?

Accepted Answer

Carnot-Kreisprozess

Answer

Joule-Kreisprozess

Answer

Clausius-Rankine-Kreisprozess

Answer

Stirling-Kreisprozess

Question 18

In welchem thermodynamischen Prozess bleibt die Temperatur eines Systems konstant?

Accepted Answer

Isothermer Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Answer

Isochorer Prozess

Answer

Isobarer Prozess

Question 19

Welches Merkmal kennzeichnet einen spontanen Prozess in einem abgeschlossenen System?

Accepted Answer

Die Entropie steigt.

Answer

Die Entropie sinkt.

Answer

Die Entropieänderung ist null.

Answer

Die Entropie bleibt unverändert.

Question 20

Was versteht man unter Entropie?

Accepted Answer

Eine Zustandsgröße, die das Maß an Unordnung eines Systems angibt.

Answer

Die übertragene Wärmemenge in einem thermodynamischen Prozess.

Answer

Die Temperaturdifferenz zwischen zwei Systemen.

Answer

Den Wirkungsgrad eines thermodynamischen Prozesses.

Question 21

Wie berechnet sich der Wirkungsgrad des Carnot-Kreisprozesses?

Accepted Answer

Abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und -senke

Answer

100 %

Answer

Abhängig vom Arbeitsmedium

Answer

Immer kleiner als 50 %

Question 22

Wie lautet die Entropieänderung eines reversiblen Prozesses?

Accepted Answer

Null

Answer

Positiv

Answer

Negativ

Answer

Abhängig vom Prozess

Question 23

Was ist die thermodynamische Temperatur?

Accepted Answer

Eine absolute Temperaturskala, die proportional zur mittleren kinetischen Energie der Moleküle ist.

Answer

Eine relative Temperaturskala, die auf dem Schmelzpunkt von Eis basiert.

Answer

Eine Temperaturskala, die nur für ideale Gase gilt.

Answer

Eine Temperaturskala, die negative Werte annehmen kann.

Question 24

Was ist die Clausius-Ungleichung?

Accepted Answer

Eine mathematische Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.

Answer

Eine Gleichung zur Berechnung der Entropieänderung eines Systems.

Answer

Eine Gleichung zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Kreisprozesses.

Answer

Eine Gleichung zur Berechnung der spezifischen Wärmekapazität eines Materials.

Question 25

Wie lautet der Zusammenhang zwischen Entropieänderung und Umkehrbarkeit, der im zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beschrieben wird?

Accepted Answer

Irreversible Prozesse erhöhen die Entropie und sind daher nicht umkehrbar.

Answer

Irreversible Prozesse verringern die Entropie und sind daher umkehrbar.

Answer

Reversible Prozesse verringern die Entropie und sind daher nicht umkehrbar.

Answer

Reversible Prozesse erhöhen die Entropie und sind daher nicht umkehrbar.

Question 26

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass:

Accepted Answer

die Entropie eines abgeschlossenen Systems mit der Zeit zunehmen muss.

Answer

die Entropie eines abgeschlossenen Systems mit der Zeit abnehmen muss.

Answer

die Entropie eines abgeschlossenen Systems konstant bleiben muss.

Question 27

Ein irreversibler Prozess ist:

Accepted Answer

ein Prozess, bei dem Entropie erzeugt wird.

Answer

ein Prozess, bei dem keine Entropie erzeugt wird.

Answer

ein Prozess, bei dem die Entropie konstant bleibt.

Question 28

Der Carnot-Kreisprozess ist:

Accepted Answer

ein theoretischer Kreisprozess, der die maximale Arbeit aus einer Wärmequelle bei einer gegebenen Temperatur gewinnen kann.

Answer

ein praktischer Kreisprozess, der in Verbrennungsmotoren verwendet wird.

Answer

eine vereinfachte Beschreibung des Verhaltens realer Gase.

Question 29

Die Entropie ist:

Accepted Answer

ein Maß für die Unordnung eines Systems.

Answer

ein Maß für die Energie eines Systems.

Answer

ein Maß für die Temperatur eines Systems.

Question 30

Die Entropieänderung eines abgeschlossenen Systems:

Accepted Answer

kann positiv oder negativ sein.

Answer

ist immer positiv.

Answer

ist immer negativ.

Question 31

Ein adiabater Prozess ist ein Prozess, bei dem:

Accepted Answer

keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird.

Answer

Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird.

Answer

Arbeit mit der Umgebung ausgetauscht wird.

Question 32

Der Carnot-Wirkungsgrad wird durch folgende Gleichung beschrieben:

Accepted Answer

η = 1 - T_k / T_w

Answer

η = T_k / T_w

Answer

η = (T_k - T_w) / T_k

Question 33

Das wichtigste Kriterium für die Bewertung der Effizienz einer Wärmekraftmaschine ist ihr:

Accepted Answer

Wirkungsgrad

Answer

Arbeitsaufwand

Answer

Wärmeverbrauch

Question 34

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz ist für technische Anwendungen besonders relevant?

Accepted Answer

Er schränkt die Effizienz von Wärmekraftmaschinen ein.

Answer

Er erklärt die Richtung von Wärmeflüssen.

Answer

Er ermöglicht die Vorhersage der Lebensdauer von Maschinen.

Question 35

Der Carnot-Kreisprozess ist ein:

Accepted Answer

idealer Kreisprozess.

Answer

irreversibler Prozess.

Answer

adiabatischer Prozess.

Answer

isothermer Prozess.

Question 36

Die Entropie ist ein Maß für die:

Accepted Answer

Unordnung eines Systems.

Answer

Wärmemenge eines Systems.

Answer

Energie eines Systems.

Answer

Temperatur eines Systems.

Question 37

Welche der folgenden Aussagen ist eine Konsequenz des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Richtung natürlicher Prozesse ist vorhersehbar.

Answer

Wärme kann vollständig in Arbeit umgewandelt werden.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt mit der Zeit ab.

Answer

Es kann ein perpetuum mobile gebaut werden.

Question 38

Die Kelvin-Planck-Aussage des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik besagt, dass:

Accepted Answer

Es ist unmöglich, ein perpetuum mobile der zweiten Art zu bauen.

Answer

Es ist unmöglich, ein perpetuum mobile der ersten Art zu bauen.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Wärme kann spontan von einem kälteren auf einen wärmeren Körper fließen.

Question 39

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu oder bleibt konstant.

Answer

Wärme fließt immer vom kälteren zum wärmeren Körper.

Answer

Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden.

Question 40

Was besagt das Prinzip der lokalen Zustandsgleichung?

Accepted Answer

Der Zustand eines Fluids kann an jedem Punkt lokal durch eine Zustandsgleichung beschrieben werden.

Answer

Der Zustand eines Fluids ist im gesamten System homogen.

Answer

Der Zustand eines Fluids hängt nur von Druck und Temperatur ab.

Question 41

Welches der folgenden Systeme befindet sich im thermischen Gleichgewicht?

Accepted Answer

Zwei Systeme mit gleicher Temperatur

Answer

Zwei Systeme mit unterschiedlichem Volumen

Answer

Zwei Systeme mit unterschiedlichem Druck

Answer

Zwei Systeme mit unterschiedlicher Entropie

Question 42

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt das Maß für die Unordnung in einem System?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Temperatur

Answer

Innere Energie

Question 43

Welcher der folgenden Prozesse ist unumkehrbar?

Accepted Answer

Der Wärmeübergang von einem kalten zu einem wärmeren Körper

Answer

Die adiabatische Expansion eines idealen Gases

Answer

Die isotherme Kompression eines idealen Gases

Question 44

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

Accepted Answer

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

Answer

Die Entropie eines Systems kann in einem irreversiblen Prozess abnehmen.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer zu.

Question 45

Welcher der folgenden Prozesse stellt einen Carnotschen Kreisprozess dar?

Accepted Answer

Der Betrieb einer Wärmekraftmaschine

Answer

Die isotherme Kompression eines Gases

Answer

Die adiabatische Expansion eines Gases

Answer

Der Betrieb eines Kühlschranks

Question 46

Welcher der folgenden Faktoren hat Einfluss auf den Wirkungsgrad eines Carnotschen Kreisprozesses?

Accepted Answer

Die Temperaturen der Wärmequelle und Wärmesenke

Answer

Der Druck des Arbeitsmediums

Answer

Die Masse des Arbeitsmediums

Question 47

Welche Aussage trifft auf den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt gleich.

Answer

Die Exergie eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt gleich.

Answer

Die innere Energie eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit ab oder bleibt gleich.

Question 48

Was beschreibt ein Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

Einen idealen Kreisprozess, der die maximal mögliche Effizienz bei der Umwandlung von Wärme in Arbeit aufzeigt.

Answer

Einen irreversiblen Kreisprozess, der die minimale mögliche Effizienz bei der Umwandlung von Wärme in Arbeit aufzeigt.

Answer

Einen isothermen Kreisprozess, der die konstante Umwandlung von Wärme in Arbeit aufzeigt.

Question 49

Welche der folgenden Aussagen ist falsch?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt im Verlauf natürlicher Prozesse ab.

Answer

Die Entropie eines Systems kann durch irreversible Prozesse zunehmen.

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems kann nicht abnehmen.

Question 50

Was gibt die Entropie eines thermodynamischen Systems an?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit des Systems.

Answer

Ein Maß für die Temperatur des Systems.

Answer

Ein Maß für die Energie des Systems.

Question 51

Welche der folgenden Aussagen ist Teil des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems kann nur zunehmen oder konstant bleiben.

Answer

Die Temperatur eines Systems kann nicht unter den absoluten Nullpunkt sinken.

Answer

Die Energie eines geschlossenen Systems bleibt konstant.

Question 52

Welcher thermodynamische Prozess ist idealisiert im Carnot-Kreisprozess dargestellt?

Accepted Answer

Reversibler Kreisprozess

Answer

Isothermer Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Answer

Irreversibler Kreisprozess

Question 53

Welche Aussage zur Entropieänderung eines isentropen Prozesses ist zutreffend?

Accepted Answer

Die Entropieänderung ist gleich Null.

Answer

Die Entropieänderung ist negativ.

Answer

Die Entropieänderung kann sowohl positiv als auch negativ sein.

Answer

Die Entropieänderung ist positiv.

Question 54

Welche der folgenden Aussagen über die Entropie ist falsch?

Accepted Answer

Die Entropie eines reinen Stoffes bleibt bei allen Phasenübergängen konstant.

Answer

Die Entropieänderung eines Systems ist abhängig vom gewählten Prozessweg.

Answer

Die Entropie der Umwelt nimmt bei irreversiblen Prozessen zu.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen adiabaten Systems nimmt niemals ab.

Question 55

Welcher der folgenden Vorgänge ist ein Beispiel für eine irreversible Änderung?

Accepted Answer

Reibung

Answer

Adiabatische Kompression eines Gases

Answer

Wärmeleitung durch ein festes Material

Answer

Isotherme Expansion eines Gases

Question 56

Wie ist die Entropieproduktion einer irreversiblen Änderung charakterisiert?

Accepted Answer

Sie ist immer positiv.

Answer

Sie ist immer gleich Null.

Answer

Sie kann sowohl positiv als auch negativ sein.

Answer

Sie ist immer negativ.

Question 57

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Vermischen zweier unterschiedlicher Gase

Answer

Adiabatische Kompression eines idealen Gases

Answer

Isotherme Expansion eines idealen Gases

Answer

Adiabatische Expansion eines idealen Gases

Question 58

Welche Hauptaussage trifft auf den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu?

Accepted Answer

Die Richtung spontaner Prozesse verläuft unter Zunahme der Entropie.

Answer

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

Answer

Die Gesamtmenge an Energie im Universum verringert sich.

Question 59

Was beschreibt die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Grad an Unordnung oder Zufälligkeit.

Answer

Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten.

Answer

Menge an zugeführter Wärme.

Question 60

Welcher Kreisprozess gilt als idealer Referenz-Kreisprozess für Wärmekraftmaschinen?

Accepted Answer

Carnot-Kreisprozess

Answer

Otto-Kreisprozess

Answer

Joule-Kreisprozess

Answer

Diesel-Kreisprozess

Question 61

Welche der folgenden Aussagen ist ein wesentliches Merkmal des Carnot-Kreisprozesses?

Accepted Answer

Er besitzt den maximal möglichen Wirkungsgrad.

Answer

Er arbeitet ausschließlich mit idealen Gasen.

Answer

Er ist ein irreversibler Prozess.

Question 62

Welches Gesetz beschreibt die Entropieänderung in einem geschlossenen System?

Accepted Answer

Clausius-Ungleichung

Answer

Entropieerhaltungssatz

Answer

Newtonsches Gravitationsgesetz

Question 63

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist unzutreffend?

Accepted Answer

Es können Prozesse ablaufen, bei denen die Entropie abnimmt.

Answer

Die Richtung spontaner Prozesse ist durch die Abnahme der freien Energie gegeben.

Answer

Die Gesamtentropie des Universums nimmt mit der Zeit zu.

Answer

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

Question 64

Was beschreibt der Begriff "Wirkungsgrad" im Kontext von Wärmekraftmaschinen?

Accepted Answer

Das Verhältnis von abgegebener Nutzleistung zu zugeführter Wärmeleistung.

Answer

Spezifische Wärmekapazität

Answer

Kompressionsverhältnis

Answer

Leistungskoeffizient