5. Thermodynamik

Die Thermodynamik stellt die Lehre von der Wärme und Energie dar. Der thermische Zustand eines Systems, z. B. eines Gases, wird makroskopisch durch eine Anzahl von Zustandsgrößen, wie Temperatur \(T\), Druck \(p\), Volumen \(V\) u. a. festgelegt. Der Zusammenhang zwischen diesen Größen wird durch die Zustandsgleichung gegeben. Dabei wird der Begriff ideales Gas erläutert. Es erweist sich als günstig dabei auch molare Größen zu benutzen. Im Zusammenhang mit realen Gasen wird auf Schmelzen und Verdampfen sowie die Verflüssigung von Gasen eingegangen. Besondere Bedeutung haben die Hauptsätze der Thermodynamik, welche die Erhaltung der Energie und die Umwandlung von Wärmeenergie in andere Energieformen beschreiben. In der Technik haben thermische Maschinen Bedeutung. Wärmetransport kann durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung erfolgen. Es wird auf die wichtigsten Fakten über den Wärmetransport durch Strahlung und deren Auswirkungen in der Solartechnik und beim Treibhauseffekt eingegangen. Die mikroskopische Beschreibung der Thermodynamik erfolgt durch die kinetische Gastheorie, die auf statistischen Methoden der klassischen Mechanik basiert.