【Jeden Tag eine Frage】Theoretische Grundlagen 6.6.2019

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Multiple-Choice-Frage: Welche der folgenden Aussagen entspricht dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik? ( ) (A) Bei einer chemischen Reaktion in einem vollständig isolierten Behälter mit starren Wänden ändert sich die innere Energie unbedingt. (B) Bei einem rein leistungslosen Prozess ist die Änderung der inneren Energie gleich der zugeführten Wärme – das bedeutet, dass die Zunahme der inneren Energie nicht notwendigerweise nichts mit dem thermodynamischen Prozess zu tun hat. (C) Wenn ein geschlossenes System zwischen zwei bestimmten Gleichgewichtszuständen einen isolierten Prozess durchläuft, hängt die von dem System verrichtete Arbeit nicht vom Weg ab. (D) Bei einer adiabatischen Ausdehnung oder Kompression eines Gases hängt die Änderung der inneren Energie nicht von der Art und Weise ab, wie der Prozess abläuft. Antwort: C. Denn bei Adiabatik gilt ΔU = Q + W = W. In (A) gibt es keinen Wärmeaustausch und keine Volumenarbeit, daher gilt ΔU = Q + W = 0. (B) Im reaktiven Prozess gilt ΔU = Q. Das bedeutet, dass die Anfangs- und Endzustände identisch sind und somit eine konstante Wärmemenge vorliegt. Es sagt jedoch nichts darüber aus, ob sich die innere Energie im Laufe des Prozesses verändert oder nicht. In (D) sind die bei einer adiabatischen, reversiblen Ausdehnung sowie bei einer adiabatischen, irreversiblen Ausdehnung verrichteten Arbeiten offensichtlich unterschiedlich. Daher ist auch ΔU unterschiedlich. Dies steht im Einklang mit der Eigenschaft der inneren Energie als Zustandsgröße, denn von demselben Ausgangszustand aus ist es durch eine adiabatische reversible Expansion sowie eine adiabatische irreversible Expansion nicht möglich, zum selben Endzustand zu gelangen. Hinweis: Die Antwort ist sichtbar, wenn man antwortet