Thermodynamik für Fachinformatiker: Quiz und Übungen

Question 1

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik stellt fest, dass die Gesamtmenge der Energie in einem abgeschlossenen System konstant ist?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Question 2

Welche Einheit wird zur Messung der Entropie verwendet?

Accepted Answer

J/(kg*K)

Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Watt

Question 3

Ein Gas befindet sich in einem Zustand mit dem Druck p1, dem Volumen V1 und der Temperatur T1. Es wird isobar auf das Volumen V2 erwärmt. Welche Aussage ist korrekt?

Accepted Answer

T2 > T1

Answer

T2 < T1

Answer

T2 = T1

Answer

Es kann keine Aussage getroffen werden

Question 4

Welches Gerät wird zur Messung des Wärmeflusses eingesetzt?

Accepted Answer

Kalorimeter

Answer

Thermometer

Answer

Manometer

Answer

Barometer

Question 5

Welche Aussage über die Entropieänderung während eines reversiblen Prozesses ist korrekt?

Accepted Answer

ΔS = 0

Answer

ΔS > 0

Answer

ΔS < 0

Answer

ΔS kann sowohl positiv als auch negativ sein

Question 6

Ein ideales Gas dehnt sich adiabatisch aus. Wie verändert sich seine Temperatur?

Accepted Answer

Sie sinkt.

Answer

Sie steigt.

Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie kann sowohl steigen als auch sinken.

Question 7

Welcher der folgenden Aussagen beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems kann nur zu- oder abnehmen.

Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems kann nur abnehmen.

Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems kann nur zunehmen.

Question 8

Was beschreibt die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Das Maß der Unordnung im System

Answer

Die Menge an Energie im System

Answer

Die Temperatur des Systems

Answer

Das Volumen des Systems

Question 9

Welcher der folgenden Sätze beschreibt den dritten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist null.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die Energie eines Systems kann nur zunehmen.

Question 10

Wie unterscheiden sich Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieform, Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen.

Answer

Temperatur ist eine Energieform, Wärme ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen.

Answer

Wärme und Temperatur sind dasselbe.

Answer

Wärme ist ein Maß für die Ordnung in einem System, während Temperatur ein Maß für die Unordnung ist.

Question 11

Was impliziert ein negativer Wert der Gibbs-Energie?

Accepted Answer

Der Prozess ist exergonisch.

Answer

Der Prozess ist endergonisch.

Answer

Der Prozess ist reversibel.

Answer

Der Prozess ist irreversibel.

Question 12

Welche drei Größen sind die Hauptparameter eines thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Temperatur

Accepted Answer

Volumen

Accepted Answer

Druck

Answer

Entropie

Question 13

Welche Aussage beschreibt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

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

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer zu.

Answer

Wärme kann in Arbeit umgewandelt werden, nicht umgekehrt.

Question 14

Was versteht man unter Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit in einem System.

Answer

Die Energiemenge in einem System.

Answer

Die Temperatur eines Systems.

Question 15

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel (nicht umkehrbar)?

Accepted Answer

Vermischen von heißer und kalter Luft.

Answer

Komprimieren eines Gases.

Answer

Expandieren eines Gases.

Answer

Verdampfen von Wasser.

Question 16

Welcher der folgenden Faktoren hat keinen Einfluss auf die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Die Masse des Systems.

Answer

Das Volumen des Systems.

Answer

Die Temperatur des Systems.

Answer

Der Druck des Systems.

Question 17

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt zu oder bleibt konstant, aber niemals ab.

Answer

Wärme kann nicht von einem kalten zu einem warmen Körper fließen.

Answer

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.

Question 18

Was ist die Enthalpie?

Accepted Answer

Die Summe aus innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen.

Answer

Das Produkt aus innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen.

Answer

Die Differenz zwischen innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen.

Question 19

Ein ideales Gas expandiert isobar. Wie verändert sich dabei die Temperatur des Gases?

Accepted Answer

Bleibt konstant

Answer

Kann nicht bestimmt werden

Answer

Nimmt zu

Answer

Nimmt ab

Question 20

Welche der folgenden Reaktionen ist exotherm?

Accepted Answer

Verbrennung von Benzin

Answer

Kondensation von Dampf

Answer

Verdunsten von Wasser

Answer

Schmelzen von Eis

Question 21

Was ist die Entropie eines vollständig geordneten Systems?

Accepted Answer

Null

Answer

Abhängig von der Temperatur

Answer

Eins

Answer

Unendlich

Question 22

Welche der folgenden Aussagen über den Carnot-Zyklus ist falsch?

Accepted Answer

Er ist irreversibel.

Answer

Er hat einen maximalen Wirkungsgrad.

Answer

Er besteht aus vier Prozessen.

Answer

Er ist ein idealer Wärmezyklus.

Question 23

Was ist die Einheit der spezifischen Wärmekapazität?

Accepted Answer

J/(kg K)

Answer

K/J

Answer

J/K

Answer

J/(kg)

Question 24

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt niemals ab.

Answer

Wärme kann spontan von einem kalten zu einem warmen Körper fließen.

Answer

Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Question 25

Was versteht man unter Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung in einem System

Answer

Die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten

Answer

Die Gesamtenergie eines Systems

Answer

Die Temperatur eines Systems

Question 26

Ein ideales Gas wird adiabatisch (ohne Wärmeaustausch) komprimiert. Was geschieht mit seiner Temperatur?

Accepted Answer

Sie steigt an.

Answer

Sie sinkt.

Answer

Sie bleibt gleich.

Question 27

Welche Aussage zum Carnot-Prozess ist zutreffend?

Accepted Answer

Er ist der theoretisch effizienteste thermodynamische Kreisprozess.

Answer

Er arbeitet nur mit idealen Gasen.

Answer

Er ist in der Praxis leicht realisierbar.

Question 28

Ein isobarer thermodynamischer Prozess ist ein Prozess, bei dem...

Accepted Answer

...der Druck konstant bleibt.

Answer

...die Temperatur konstant bleibt.

Answer

...die innere Energie konstant bleibt.

Answer

...das Volumen konstant bleibt.

Question 29

Welches physikalische Prinzip liegt dem Stirlingmotor zugrunde?

Accepted Answer

Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit durch zyklische Expansion und Kontraktion eines Arbeitsmediums.

Answer

Nutzung elektromagnetischer Kräfte zur Erzeugung mechanischer Arbeit.

Question 30

Ein ideales Gas wird isotherm von 10 Litern auf 2 Liter komprimiert. Was geschieht mit seiner inneren Energie?

Accepted Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie nimmt zu.

Question 31

Welche Aussage zum ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems ist gleich der Summe aus zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit.

Answer

Die innere Energie eines Systems ist proportional zur Temperatur.

Question 32

Ein System nimmt 100 Joule Wärme auf und verrichtet gleichzeitig 50 Joule Arbeit. Wie lautet die Änderung der inneren Energie des Systems in Joule?

Accepted Answer

50

Answer

150

Answer

-50

Answer

100

Question 33

Welche Aussage zur Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Entropie ist ein Maß für den Grad der Unordnung in einem System.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Wärmekapazität eines Systems.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Gesamtenergie in einem System.

Question 34

Ein reversibler Prozess ist ein Prozess, der...

Accepted Answer

...ohne Energieverlust in umgekehrter Richtung ablaufen kann.

Answer

...immer einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

Answer

...nur in einem geschlossenen System ablaufen kann.

Question 35

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt niemals ab.

Answer

Arbeit kann vollständig in Wärme umgewandelt werden.

Answer

Wärme kann nicht von einem kälteren zu einem wärmeren Körper fließen.

Question 36

Ein Kühlschrank arbeitet, indem er...

Accepted Answer

...Wärme von einem kälteren Bereich zu einem wärmeren Bereich transportiert.

Answer

...die Entropie des Kühlschranks verringert.

Answer

...die Temperatur innerhalb des Kühlschranks senkt.

Question 37

Ein Wärmekraftwerk erzeugt Strom aus...

Accepted Answer

...der Verbrennung von Brennstoffen.

Answer

...der Nutzung von Wasserkraft.

Answer

...der Nutzung von Sonnenenergie.

Answer

...der Nutzung von Windenergie.

Question 38

Welche Aussage zur Carnot-Maschine ist korrekt?

Accepted Answer

Die Carnot-Maschine ist eine ideale Wärmekraftmaschine mit dem maximal möglichen Wirkungsgrad.

Answer

Die Carnot-Maschine arbeitet ohne Energieverlust.

Answer

Die Carnot-Maschine ist eine reale Wärmekraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad.

Question 39

Welche Aussage zum dritten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines Systems nähert sich dem Wert Null, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt nähert.

Answer

Die innere Energie eines Systems ist gleich Null, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt nähert.

Question 40

Ein System verrichtet Arbeit an der Umgebung und nimmt gleichzeitig Wärme auf. Was passiert mit der inneren Energie des Systems?

Accepted Answer

Die innere Energie des Systems kann sowohl zu- als auch abnehmen, abhängig von der Größe der verrichteten Arbeit und der aufgenommenen Wärme.

Answer

Die innere Energie des Systems nimmt zu.

Question 41

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Ein Ei fällt zu Boden und zerbricht.

Answer

Ein Eiswürfel schmilzt in einem Glas Wasser.

Answer

Wasser verdampft in einem geschlossenen Behälter.

Answer

Ein Gummiband wird gedehnt und entspannt sich wieder.

Question 42

Ein Carnot-Prozess besteht aus...

Accepted Answer

zwei isothermen und zwei adiabatischen Zustandsänderungen.

Answer

zwei isobaren und zwei adiabatischen Zustandsänderungen.

Answer

zwei isochoren und zwei adiabatischen Zustandsänderungen.

Question 43

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Wärme kann nicht spontan von einem Körper niedrigerer Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann nur zunehmen oder konstant bleiben.

Question 44

Welche Aussage zur Entropie ist korrekt?

Accepted Answer

Entropie ist ein Maß für die Unordnung eines Systems.

Answer

Entropie ist gleichbedeutend mit der inneren Energie eines Systems.

Answer

Entropie kann in einem geschlossenen System nur abnehmen.

Question 45

Ein ideales Gas wird isotherm komprimiert. Was passiert mit der Temperatur des Gases?

Accepted Answer

Die Temperatur des Gases bleibt konstant.

Answer

Die Temperaturänderung hängt vom Gas ab.

Answer

Die Temperatur des Gases sinkt.

Answer

Die Temperatur des Gases steigt.

Question 46

Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieform, die zwischen Körpern unterschiedlicher Temperatur ausgetauscht wird, während Temperatur ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen in einem Körper ist.

Answer

Wärme und Temperatur sind Synonyme.

Question 47

Welche der folgenden Aussagen zum Carnot-Wirkungsgrad ist FALSCH?

Accepted Answer

Der Carnot-Wirkungsgrad kann durch Veränderung der Temperaturdifferenz zwischen den Wärmereservoirs nicht erhöht werden.

Answer

Der Carnot-Wirkungsgrad ist der höchstmögliche Wirkungsgrad für eine Wärmekraftmaschine, die zwischen zwei gegebenen Temperaturen arbeitet.

Question 48

Ein System nimmt 100 J Wärme auf und verrichtet gleichzeitig 50 J Arbeit. Wie groß ist die Änderung der inneren Energie des Systems?

Accepted Answer

50 J

Answer

-150 J

Answer

-50 J

Answer

150 J

Question 49

Welches der folgenden Beispiele veranschaulicht eine Abnahme der Entropie?

Accepted Answer

Das Gefrieren von Wasser zu Eis.

Answer

Das Auflösen von Salz in Wasser.

Answer

Das Verdampfen von Wasser zu Wasserdampf.

Answer

Das Mischen von zwei verschiedenen Gasen.