1.  Hauptsatz der Thermodynamik - einfach erklärt
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https://www.youtube.com/watch?v=QiOlJBD4Zyw

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 In diesem Video geht es um die Energieerhaltung in thermodynamischen Systemen und damit den ersten Hauptsatz der Thermodynamik. Viel Spaß. Schon
0:08 immer haben Erfinder versucht Maschinen zu entwerfen, die mehr Energie liefern, als man dem System zuführt. In diesem Fall könnten sie fortwährend laufen und
0:16 damit konstant Energie abgeben. Leider ist dies nur in der Theorie möglich, da es dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik widerspricht.
0:24 Dieser besagt, dass in einem geschlossenen System die Änderung Delta U der inneren Energie des Systems gleich der mit der Umgebung ausgetauschten
0:31 Wärme Q und Arbeit W ist. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik ist also eine besondere Form des Energieerhaltungssatzes.
0:39 Es ist nicht möglich dabei neue Energie zu erzeugen oder Energie zu vernichten. Für den Übergang eines geschlossenen Systems von Zustand A nach B lautet der
0:48 erste Hauptsatz der Thermodynamik. Delta U = Delta Q + Delta V. Die Zunahme der inneren Energie ist gleich der Summe der einem System von
0:57 außen zugeführten Wärme und zugeführten Arbeit. Dazu sollte man fairerweise sagen, dass diese Aussage nicht beweisbar ist und wie der
1:05 Energieerhaltungssatz auf reinen Erfahrungswerten basiert. Schauen wir uns zur Verdeutlichung doch mal ein Beispiel an. Stell dir einen
1:13 Zylinder vor, in dem Wasserstoff durch eine Scheibe eingeschlossen wird. Der Druck, der von der Scheibe auf den Wasserstoff ausgeübt wird, lässt sich
1:21 ganz einfach durch die Formel Kraft pro Fläche ermitteln. P = F dur A. Wenn die Scheibe rot, stehen die Systeme im Gleichgewicht und der Druck des
1:31 eingeschlossenen Wasserstoffs ist genauso groß wie der Druck von außen. Der Druck der Scheibe ist gleich den Gegendruck des Wasserstoffs.
1:40 Wenn wir nun das Gewicht der Scheibe erhöhen, komprimieren wir den eingeschlossenen Wasserstoff. Dies geschieht so lange, bis wieder ein
1:47 Gleichgewicht zwischen Druck und Gegendruck besteht. Wir haben nun Arbeit W am System verrichtet, welche sich definiert als W = - P* Delta V. Dabei
1:57 ist P wieder der Druck und Delta V die Volumenänderung des Gases. Die Volumenänderung des Gases erhältst du, wenn du die Fläche A mit der
2:05 Höhenänderung des eingeschlossenen Gasvolumens multiplizierst. Delta V = Delta H* A. Delta H ist dabei die Differenz der beiden Höhen des Gases.
2:17 Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, wird das Volumen des Gases verringert. Daraus folgt, dass bei positivem Delta H die Volumenänderung negativ ist, da das
2:26 Gas komprimiert wurde. Dass die verrichtete Arbeit positiv sein muss, erkennst du auch, wenn du die negative Volumenänderung in die erste Formel w =
2:35 - P* Delta V einsetzt. Fassen wir doch das Ganze noch einmal zusammen. Bei idealen Gasen wird die Arbeit, die
2:43 das System bei Infinityaler Expansion um Delta V gegen den äußeren Druck P leistet durch die Formel W = - P* Delta V definiert. Daraus können wir den
2:53 ersten Hauptsatz für ein ideales Gas ableiten. Delta U = Delta Q - P* Delta V. Stellen wir diese Formel um, erhalten wir Delta Qelta U + P* Delta V. In
3:07 diesem Fall entspricht die Enhalpieänderung Delta H der Wärmemenge Delta Q. Denn aus der Definition der Enthpie wissen wir H, also die
3:15 Enhaltalpie ist gleich der inneren Energie U + der Volumenarbeit p* mal V. Du kannst dir auch gerne unser Video zur Enthpie anschauen, wenn du dir an dieser
3:23 Stelle nicht mehr ganz sicher bist, was es damit auf sich hat. Das gilt aber nur in einem geschlossenen isobaren System, bei dem lediglich Volumenarbeit
3:30 verrichtet wird. Demnach können wir Delta Q durch Delta H ersetzen und erhalten. Delta H ist Delta U + P* Delta V.
3:40 Bei einer Exothermenreaktion nimmt die Enthpie des Systems ab. Demnach ist Delta Q bzw. Delta H negativ. Umgekehrt ist Delta H positiv, wenn es zu einer
3:50 Wärmeaufnahme kommt und die Reaktion Enderm ist. So, nun weißt du, warum in einem geschlossenen System die Änderung der
3:58 Energie gleich der mit der Umgebung ausgetauschten Wärme ist. Viel Erfolg. Dir hat das Video gefallen? Noch mehr kostenlose Videos gibt's auf
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