Thermodynamik lernen: Interaktive Quizze und Übungen für Klasse 12

Question 1

Welches Merkmal kennzeichnet einen reversiblen thermodynamischen Prozess am besten?

Accepted Answer

Er kann vollständig in seinen Ausgangszustand zurückgeführt werden, ohne die Umgebung zu verändern.

Answer

Er benötigt immer Energie von außen.

Answer

Spontane Prozesse sind immer reversibel.

Answer

Reversible Prozesse erhöhen immer die Entropie.

Question 2

Welches Merkmal kennzeichnet ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Massenaustausch mit der Umgebung

Answer

Kein Massenaustausch mit der Umgebung

Answer

Kein Wärmeaustausch mit der Umgebung

Answer

Energieaustausch, aber kein Massenaustausch mit der Umgebung

Question 3

Welche Zustandsänderung zeichnet sich durch einen unveränderlichen Druck aus?

Accepted Answer

Isobare Zustandsänderung

Answer

Isochore Zustandsänderung

Answer

Isotherme Zustandsänderung

Answer

Adiabate Zustandsänderung

Question 4

Welche der folgenden Größen ist eine Prozessgröße und keine Zustandsgröße eines thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Arbeit

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Question 5

Welche Aussage beschreibt die innere Energie eines abgeschlossenen thermodynamischen Systems korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine Zustandsgröße.

Answer

Sie kann negative Werte annehmen.

Answer

Sie ist proportional zum Volumen des Systems.

Question 6

Welcher Prozess zeichnet sich durch ein unveränderliches Volumen aus?

Accepted Answer

Isochorer Prozess

Answer

Isobarer Prozess

Answer

Isothermer Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Question 7

Ein Gas befindet sich in einem isolierten Behälter. Bei einer Zustandsänderung nimmt das Volumen des Gases ab, während seine Temperatur zunimmt. Um welche Art von Zustandsänderung handelt es sich?

Accepted Answer

Adiabate Zustandsänderung

Answer

Isobare Zustandsänderung

Answer

Isochore Zustandsänderung

Answer

Isotherme Zustandsänderung

Question 8

Welcher Prozess läuft adiabatisch ab?

Accepted Answer

Adiabatische Kompression eines Gases in einem geschlossenen Behälter

Answer

Isotherme Expansion eines Gases in einem Zylinder mit beweglichem Kolben

Answer

Isobare Expansion eines Gases in einem offenen Gefäß

Question 9

Bei einem irreversiblen Prozess steigt die Entropie eines geschlossenen Systems. Wie hängt diese Entropiezunahme quantitativ mit der Abnahme der geordneten Energie des Systems zusammen?

Accepted Answer

Die Entropiezunahme ist proportional zur Abnahme der geordneten Energie.

Answer

Die Entropiezunahme ist umgekehrt proportional zur Abnahme der geordneten Energie.

Answer

Die Entropiezunahme ist unabhängig von der Abnahme der geordneten Energie.

Answer

Die Entropiezunahme ist proportional zum Quadrat der Abnahme der geordneten Energie.

Question 10

Welche der folgenden Größen sind intensive Zustandsgrößen, die unabhängig von der Stoffmenge sind?

Accepted Answer

Temperatur

Accepted Answer

Spezifische Wärmekapazität

Answer

Volumen

Answer

Masse

Question 11

Welcher Vorgang ist durch ein unveränderliches Volumen des Systems gekennzeichnet?

Accepted Answer

Isochore Temperaturänderung

Answer

Isobare Volumenänderung

Answer

Isotherme Druckänderung

Answer

Adiabate Entropieänderung

Question 12

Welche Zustandsänderung eines thermodynamischen Systems zeichnet sich durch konstantes Volumen ohne Wärmezufuhr aus?

Accepted Answer

Isochor

Answer

Isotherm

Answer

Adiabat

Question 13

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

dU = Q - W

Answer

dU = Q

Answer

dU = W

Question 14

Welches System beschreibt einen Prozess, bei dem der Druck unverändert bleibt?

Accepted Answer

Dampfmaschine mit konstantem Druck

Answer

Erhitztes Gas in einem geschlossenen Behälter

Answer

Frei expandierendes Gas

Answer

Komprimiertes Gas

Question 15

Welche Energiemenge wird benötigt, um eine bestimmte Stoffmenge bei gleichbleibender Temperatur vollständig in den gasförmigen Zustand zu bringen?

Accepted Answer

Verdampfungswärme

Answer

Schmelzwärme

Answer

Kondensationswärme

Answer

Sublimationswärme

Question 16

Was ist die Formel für die Arbeit W, die in einem geschlossenen System bei einem isobaren Prozess verrichtet wird?

Accepted Answer

W = p∆V

Answer

W = -p∆V

Answer

W = nRT

Answer

W = mgh

Question 17

Welche thermodynamische Größe beschreibt die bei konstantem Druck aufgenommene Wärmeenergie?

Accepted Answer

Enthalpie

Answer

Innere Energie

Answer

Wärmekapazität

Answer

Entropie

Question 18

Was beschreibt am besten das Konzept der Entropie in einem geschlossenen System?

Accepted Answer

Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems und dessen Tendenz, von einem geordneten Zustand in einen ungeordneten Zustand überzugehen.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Wärmemenge, die ein System enthält.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Temperatur eines Systems.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Arbeit, die ein System verrichten kann.

Question 19

Bei einer isothermen Expansion eines Gases wird Arbeit verrichtet. Woher stammt die Energie für diese Arbeit?

Accepted Answer

Innere Energie des Gases

Answer

Kinetische Energie des Gases

Answer

Wärmeenergie der Umgebung

Answer

Potentielle Energie des Gases

Question 20

Was ist der Wirkungsgrad eines Wärmekraftwerks?

Accepted Answer

Verhältnis von erzeugter elektrischer Leistung zu zugeführter Wärmeenergie

Answer

Temperatur der Energieumwandlung

Answer

Verwendeter Brennstoff

Answer

Größe des Kraftwerks

Question 21

Welche Aussage beschreibt einen idealen isothermen Gasprozess?

Accepted Answer

Die innere Energie bleibt unverändert.

Answer

Die innere Energie steigt.

Answer

Die innere Energie sinkt.

Answer

Die innere Energie steigt proportional zur Temperatur.

Question 22

Bei einem isochoren Prozess bleibt das Volumen konstant. Was passiert mit der inneren Energie des Systems, wenn die Temperatur steigt?

Accepted Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie bleibt gleich.

Answer

Sie nimmt quadratisch ab.

Question 23

Welcher Systemtyp beschreibt das System Erde-Atmosphäre am treffendsten im Hinblick auf die Thermodynamik?

Accepted Answer

Offenes System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Isoliertes System

Question 24

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

Accepted Answer

Offenes System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Isoliertes System

Question 25

Was ist ein adiabatischer Prozess? Nenne Beispiele für seine Anwendungen.

Accepted Answer

Ein adiabatischer Prozess ist ein Vorgang, bei dem kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Answer

Bei einem adiabatischen Prozess bleibt das Volumen des Systems konstant.

Answer

In einem adiabatischen Prozess bleibt die Temperatur des Systems unverändert.

Answer

Ein adiabatischer Prozess ist ein Vorgang, bei dem die innere Energie des Systems konstant bleibt.

Question 26

Welche Eigenschaft kennzeichnet einen isentropen Prozess?

Accepted Answer

Keine Wärmezufuhr und keine Entropieänderung

Answer

Konstanter Druck und konstantes Volumen

Answer

Isothermer Verlauf und konstanter Druck

Question 27

Welche der folgenden Größen **gehören nicht** zu den Zustandsgrößen eines thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Geschwindigkeit

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Druck

Question 28

Welche Eigenschaft kennzeichnet ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Austausch von Energie und Materie mit der Umgebung

Answer

Kein Energie- oder Stoffaustausch mit der Umgebung

Answer

Austausch nur von Energie, nicht von Materie mit der Umgebung

Answer

Austausch nur von Materie, nicht von Energie mit der Umgebung

Question 29

Welcher thermodynamische Prozess läuft bei unveränderter Temperatur ab?

Accepted Answer

Isothermer Prozess

Answer

Isobarer Prozess

Answer

Isochorer Prozess

Answer

Adiabater Prozess

Question 30

Bei einer isobaren Zustandsänderung eines idealen Gases wird Arbeit am System verrichtet. Woher stammt die Energie für diese Arbeit?

Accepted Answer

Innere Energie des Gases

Answer

Wärme aus der Umgebung

Answer

Potenzielle Energie des Gases

Answer

Elektrische Energie

Question 31

Welche Aussage beschreibt die Entropieänderung eines abgeschlossenen Systems im thermodynamischen Gleichgewicht korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie bleibt unverändert.

Answer

Die Entropie kann steigen oder sinken.

Answer

Die Entropie steigt immer an.

Answer

Die Entropie sinkt immer ab.

Question 32

Wie hilft das Konzept der exergetischen Effizienz, die Leistung von Kraftwerken oder anderen thermodynamischen Systemen zu verbessern?

Accepted Answer

Durch Vergleich der tatsächlichen Arbeitsleistung mit der theoretisch maximal möglichen Leistung unter idealen Bedingungen

Answer

Durch Messung der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Umgebung

Answer

Durch Analyse des Wärmeverlusts über die Systemgrenzen

Question 33

Wie erweitert die Quantenthermodynamik unser Verständnis von Wärme, Arbeit und Entropie?

Accepted Answer

Sie erweitert die klassischen thermodynamischen Gesetze auf die Quantenebene.

Answer

Sie widerlegt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Sie hat keine praktischen Anwendungen.

Answer

Die Unschärferelation spielt bei ihr keine Rolle.

Question 34

Wie trägt die Entropie zur Aufrechterhaltung der Homöostase und des Stoffwechsels in biologischen Systemen bei?

Accepted Answer

Entropie fördert den Stoffwechsel und ermöglicht die Energieumwandlung in biologischen Systemen, was zur Homöostase beiträgt.

Answer

Entropie hat keine Bedeutung für biologische Systeme.

Answer

Entropie verringert die Ordnung in biologischen Systemen und führt zu Instabilität.

Question 35

Wie wirkt sich eine Zunahme der Freiheitsgrade eines Systems auf seine Entropie aus?

Accepted Answer

Sie steigt an.

Answer

Sie sinkt.

Answer

Sie bleibt unverändert.

Question 36

Wie hat die Quantenthermodynamik unser Verständnis von Entropie auf atomarer Ebene verändert?

Accepted Answer

Sie hat gezeigt, dass Entropie auf atomarer Ebene quantisiert ist.

Answer

Sie hat gezeigt, dass Entropie auf atomarer Ebene ein kontinuierliches Spektrum ist.

Answer

Sie hat die Existenz von Entropie auf atomarer Ebene widerlegt.

Question 37

Was ist die Definition von Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Lehre von Wärme, Temperatur und der Umwandlung von Wärme in Arbeit

Answer

Die Lehre von Elektrizität, Magnetismus und der Wechselwirkung zwischen elektrischen und magnetischen Feldern

Answer

Die Lehre von Licht, Strahlung und der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen

Answer

Die Lehre von Energie, Bewegung und den Wechselwirkungen zwischen Objekten

Question 38

Was ist ein isothermer Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt

Answer

Ein Prozess, bei dem das Volumen konstant bleibt

Answer

Ein Prozess, bei dem der Druck konstant bleibt

Answer

Ein Prozess, bei dem die innere Energie konstant bleibt

Question 39

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Verbrennung von Benzin

Answer

Kompression eines Gases

Answer

Expansion eines Gases

Answer

Schmelzen von Eis

Question 40

Was ist die Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems

Answer

Ein Maß für die Energie eines Systems

Answer

Ein Maß für die Temperatur eines Systems

Answer

Ein Maß für das Volumen eines Systems

Question 41

Wie beeinflussen Umgebungsbedingungen das thermodynamische Gleichgewicht eines geschlossenen Systems? Nenne zwei konkrete Beispiele.

Accepted Answer

Eine Druckerhöhung verschiebt das Gleichgewicht zur Seite mit weniger Gasmolekülen.

Accepted Answer

Die Entfernung eines Reaktionsprodukts verschiebt das Gleichgewicht zu der Seite mit den Produkten.

Answer

Die Temperatur der Umgebung hat keinen Einfluss auf das Gleichgewicht.

Answer

Die Zugabe eines Katalysators verschiebt das Gleichgewicht zu der Seite mit den Edukten.

Question 42

Welche Aussage beschreibt die Unterschiede zwischen isothermen, adiabaten, isobaren und isochoren Prozessen in der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Bei isothermen Prozessen bleibt die Temperatur konstant, während bei adiabaten Prozessen kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Accepted Answer

Isobare Prozesse laufen bei konstantem Druck ab, während bei isochoren Prozessen das Volumen konstant bleibt.

Answer

Alle thermodynamischen Prozesse sind umkehrbar.

Answer

Die Entropie nimmt in allen thermodynamischen Prozessen zu.

Question 43

Welcher Satz beschreibt den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Unordnung eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt gleich.

Answer

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

Answer

Wärme fließt immer vom kälteren zum wärmeren Körper.

Question 44

Was ist der Hauptunterschied zwischen thermodynamischen Prozessen und irreversiblen Prozessen?

Accepted Answer

Thermodynamische Prozesse sind reversibel, irreversible Prozesse nicht.

Answer

Irreversible Prozesse sind reversibel, thermodynamische Prozesse nicht.

Answer

Thermodynamische Prozesse und irreversible Prozesse unterscheiden sich nicht.

Answer

Irreversible Prozesse sind durch eine Zunahme der Entropie gekennzeichnet, thermodynamische Prozesse nicht.

Question 45

Nennen Sie die wesentlichen Merkmale der Nichtgleichgewichtsthermodynamik und erläutern Sie anhand eines Beispiels ihre Anwendung in den Bereichen chemische Reaktionen oder Strömungsmechanik.

Accepted Answer

Die Nichtgleichgewichtsthermodynamik befasst sich mit offenen Systemen, in denen Stoff- oder Energieaustausch stattfinden kann.

Answer

Die Entropie nimmt in offenen Systemen immer zu.

Answer

Die Nichtgleichgewichtsthermodynamik hat keine praktische Anwendung in technischen Bereichen.

Answer

Die Nichtgleichgewichtsthermodynamik beschreibt chemische Reaktionen, die irreversibel ablaufen.

Question 46

Wie hilft die Thermodynamik bei der Vorhersage chemischer Reaktionen?

Accepted Answer

Sie zeigt die Richtung an, in die eine Reaktion spontan abläuft.

Answer

Sie kann die Geschwindigkeit einer Reaktion vorhersagen.

Answer

Sie ermöglicht die Berechnung der Aktivierungsenergie.

Answer

Sie hat keinen Einfluss auf chemische Reaktionen.

Question 47

Welche Rolle spielt die Thermodynamik bei der Optimierung von Technologien für erneuerbare Energien?

Accepted Answer

Ermöglicht die Analyse der Effizienz dieser Technologien

Answer

Hat keine Bedeutung für die Optimierung erneuerbarer Energiequellen.

Answer

Kann nur eingeschränkt Aussagen über die Umweltverträglichkeit dieser Technologien treffen.

Answer

Gilt ausschließlich für die Nutzung fossiler Brennstoffe.

Question 48

Welches ist der Hauptunterschied zwischen einem idealen und einem realen Gas?

Accepted Answer

Reale Gase haben Anziehungskräfte zwischen den Molekülen, ideale Gase nicht.

Answer

Ideale Gase haben ein größeres Volumen als reale Gase.

Answer

Reale Gase haben eine höhere Temperatur als ideale Gase.

Question 49

Wie beeinflussen thermodynamische Prinzipien biologische Vorgänge? Erläutere dies anhand von Beispielen wie Enzymkatalyse, Zellatmung und Muskelkontraktion. Betone dabei die Bedeutung von Energieumwandlungen in Lebewesen.

Accepted Answer

Thermodynamische Prinzipien ermöglichen Energieumwandlungen und Ordnungserzeugung in biologischen Systemen.

Answer

Thermodynamik hat keinen Einfluss auf biologische Prozesse.

Answer

Biologische Prozesse können den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik aufheben.

Question 50

Erläutere den Zusammenhang zwischen der Teilchenanzahl in einem abgeschlossenen System und seiner Entropie sowie Wärmekapazität. Begründe deine Antwort anhand statistischer Prinzipien.

Accepted Answer

Die Entropie steigt mit zunehmender Teilchenzahl, da die Anzahl der möglichen Mikrozustände zunimmt.

Accepted Answer

Die Wärmekapazität steigt mit zunehmender Teilchenzahl, da mehr Energie benötigt wird, um die Temperatur des Systems zu erhöhen.

Answer

Die Entropie sinkt mit abnehmender Teilchenzahl, da das System geordneter wird.

Answer

Die Wärmekapazität sinkt mit abnehmender Teilchenzahl, da weniger Energie benötigt wird, um die Temperatur des Systems zu erhöhen.

Question 51

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

Accepted Answer

Die innere Energie eines Systems kann sich nur ändern, indem Wärme hinzugefügt oder Arbeit verrichtet wird

Answer

Die innere Energie eines isolierten Systems kann zunehmen

Answer

Die innere Energie eines offenen Systems kann abnehmen

Question 52

Welche der folgenden Maschinen hat den höchsten Wirkungsgrad gemäß dem Carnot-Kreisprozess?

Accepted Answer

Eine Maschine, die zwischen zwei Wärmequellen mit sehr großen Temperaturunterschieden arbeitet

Answer

Eine Maschine, die zwischen zwei Wärmequellen mit sehr kleinen Temperaturunterschieden arbeitet

Answer

Eine Maschine, die zwischen zwei Wärmequellen mit gleichen Temperaturen arbeitet

Question 53

Was ist die SI-Einheit der Wärmemenge?

Accepted Answer

Joule

Answer

BTU

Answer

Kalorie

Answer

erg

Question 54

Was ist die ideale Wärmekraftmaschine, die den höchsten Wirkungsgrad gemäß dem Carnot-Kreisprozess besitzt?

Accepted Answer

Carnot-Maschine

Answer

Dieselmotor

Answer

Stirling-Maschine

Answer

Gasturbine

Question 55

Welche der folgenden Aussagen über die Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems

Answer

Sie ist immer konstant

Answer

Sie kann negativ sein

Answer

Sie kann durch Wärmezufuhr verringert werden

Question 56

**Erkennen einer isothermen Zustandsänderung:** Welcher folgende Prozess beschreibt eine isotherme Zustandsänderung?

Accepted Answer

Isotherme Expansion eines idealen Gases

Answer

Isochorische Abkühlung eines idealen Gases

Answer

Adiabatische Kompression eines idealen Gases

Answer

Isobare Erwärmung eines idealen Gases

Question 57

**Definition der Enthalpieänderung:** Wie wird die Enthalpieänderung ΔH einer chemischen Reaktion definiert?

Accepted Answer

Die Änderung des Wärmeinhalts des Systems bei konstantem Druck

Answer

Die Änderung der inneren Energie des Systems bei konstantem Volumen

Answer

Die Änderung der Arbeit des Systems bei konstantem Druck

Question 58

**Kennzeichen eines offenen Systems:** Welches der folgenden Systeme gilt als offen?

Accepted Answer

Ein System, das sowohl Masse als auch Energie mit seiner Umgebung austauschen kann

Answer

Ein System, das nur Energie mit seiner Umgebung austauschen kann

Answer

Ein System, das nur Masse mit seiner Umgebung austauschen kann

Question 59

**Zunahme der Entropie:** Wann nimmt die Entropie eines Systems zu?

Accepted Answer

Bei irreversiblen Prozessen

Answer

Bei reversiblen Prozessen

Answer

Bei isothermen Prozessen

Answer

Bei adiabatischen Prozessen

Question 60

**Nützliche Arbeit eines Systems:** Welche thermodynamische Zustandsfunktion gibt die maximal mögliche Arbeit an, die ein System verrichten kann?

Accepted Answer

Freie Energie

Answer

Innere Energie

Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Question 61

**Definition der Wärmekapazität:** Wie ist die Wärmekapazität eines Stoffes definiert?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur einer Masseneinheit des Stoffes um eine Einheit zu erhöhen

Answer

Die Temperaturänderung, die durch die Zugabe einer Masseneinheit Wärme zu dem Stoff verursacht wird

Question 62

**Dritter Hauptsatz der Thermodynamik:** Was besagt der dritte Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absoluter Nulltemperatur Null ist

Answer

Die innere Energie eines Systems bei absoluter Nulltemperatur Null ist

Answer

Die freie Energie eines Systems bei absoluter Nulltemperatur Null ist

Question 63

Welche der folgenden Aussagen über die Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu oder bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie eines Systems ist ein Maß für die Ordnung.

Question 64

Wie lautet die SI-Einheit der Wärmekapazität?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin und Kilogramm

Answer

Newton pro Quadratmeter (Einheit der Kraft)

Answer

Watt pro Meter und Sekunde (Einheit der Leistung)

Answer

Kalorie pro Gramm und Grad Celsius (veraltete Einheit)