Temperatur

• Gängige Hypothese bis ca. 1800:

• Temperatur eines Körpers bestimmt durch den Gehalt eines "feinen, unwägbaren Wärmestoffes"

• Wärmeübertragung = Übertragung von Wärmestoff

• Verdampfen = starke Verdünnung mit Wärmestoff

• Durch Reibung kann man aber offenbar eine unbegrenzte Menge Wärme erzeugen

• Wärmestoffhypothese falsch!

• Beispiel: Reiben der Hände

• Arbeit wird verrichtet

• Wo geht die Energie hin?

• Temperatur der Hände steigt

• Energieerhaltung " Innere Energie des Körpers steigt

• Jeder Körper enthält eine gewisse Menge innere Energie

• Bewegungsenergie der ungeordneten Teilchenbewegung

• Höhere Temperatur -> höhere innere Energie

• Eine physikalische Grundgröße

• Eine Zustandsgröße

• Charakterisiert Wärmezustand eines physikalischen Systems

- Ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen eines Systems

• basiert auf dem Verhalten reinen Wassers bei einem Luftdruck von 1013 mbar

• 0°C = Schmelztemperatur > 100°C = Siedetemperatur

• SI-Einheit > 0°K = absoluter Nullpunkt

• niedrigste mögliche Temperatur

• Molekularbewegung kommt komplett zum Erliegen

• Skalierung wie bei Celsius

• 0°C = 273,15°K

• Wärmeausdehnung einer Flüssigkeit

• Ungleiche Wärmeausdehnung verschiedener Metalle

Flüssigkeitsthermometer

Bimetallthermometer

Thermoelement

Widerstandsthermometer

Pyrometer

Kontaktelektrizität (Seebeck-Effekt)

Wellenlänge des von einem Körper abgestrahlten Lichts (meist Infrarot)

• Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes von Metallen bzw. Halbleitern

"D." Hauptsatz

" Kontakt von Körpern unterschiedlicher Temperatur führt zu einem Temperaturausgleich

• Wärme fließt dabei immer vom wärmeren zum kälteren Körper

• Ausgleich findet selbstständig statt!

• Keine zusätzliche Energie notwendig!

Gültigkeit der Energieerhaltung auch unter Einbeziehung der inneren Energie

• Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems ist konstant ДЕ=0

• Die Veränderung der Energie eines nicht abgeschlossenen Systems ist die Differenz der dem System zugeführten und vom System abgegebenen Energie ДЕ=ДЕ ДЕа

• Wärme geht von selbst nie von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper mit höherer Temperatur über

• Umgekehrter Fall wäre kein Widerspruch zum ersten Hauptsatz

• Kühlschrank?

• Kühlt nicht von selbst!

• Arbeit (Kompressor) zum Kühlen erforderlich!

Thermische Schwingungen der Moleküle werden bei zunehmender Temperatur stärker

• Moleküle / Atome brauchen mehr Platz

- Materie dehnt sich bei steigender Temperatur i. A. aus

• Beispiele:

• Ölpipelines, Freileitungen, Ausdehnungsgefäß

• Thermometer, Dehnungsfugen (Brücken, ....)

• Durchhang von Freileitungen im Sommer

• Dehnungsfugen und Rollenlagerung im Brückenbau

• Aufschrumpfen von Bauteilen

• Materialkombinationen

• Stahlbeton nur möglich weil Stahl und Beton annähernd gleiche thermische Längenausdehnung

• Verlegung von Eisenbahnschienen