Hauptsätze der Thermodynamik: Quiz und Übungen für Studenten

Question 1

Welcher der folgenden Aussagen beschreibt den dritten Hauptsatz der Thermodynamik am zutreffendsten?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist Null.

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt immer zu.

Answer

Die innere Energie eines Systems ist bei konstanter Temperatur am niedrigsten.

Answer

Die freie Enthalpie eines Systems ist bei konstantem Druck und Temperatur am niedrigsten.

Question 2

Welche Arten von thermodynamischen Systemen gibt es und wie unterscheiden sie sich hinsichtlich ihres Stoffaustauschs und Energieaustauschs?

Accepted Answer

Geschlossene Systeme: Austausch von Energie, aber nicht von Materie

Accepted Answer

Offene Systeme: Austausch von Energie und Materie

Accepted Answer

Isolierte Systeme: Kein Austausch von Energie oder Materie

Answer

Geschlossene Systeme: Kein Austausch von Energie oder Materie

Question 3

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Gesamtentropie eines abgeschlossenen Systems nicht abnehmen kann?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Question 4

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den dritten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist gleich null.

Answer

Die Entropie eines Systems nimmt bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt zu.

Answer

Die Entropie eines Systems kann durch Arbeitserzeugung verringert werden.

Question 5

Welche Größe ist nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik eine Zustandsfunktion?

Accepted Answer

Enthalpie

Answer

Entropie

Answer

Freie Energie

Question 6

Welche der folgenden thermodynamischen Funktionen kann zur Berechnung von spontan ablaufenden Vorgängen verwendet werden?

Accepted Answer

Freie Enthalpie

Answer

Innere Energie

Answer

Entropie

Question 7

Welche Größe ist eine intensive Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Masse

Question 8

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt den Zusammenhang zwischen der freien Energie, der Enthalpie und der Entropie?

Accepted Answer

G = U - TS

Answer

H = U + PV

Answer

S = U/T

Question 9

Welcher Satz beschreibt die Energieerhaltung in einem geschlossenen System?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Gesetz von Boyle-Mariotte

Question 10

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt zu oder bleibt konstant.

Answer

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Es ist unmöglich, ein Perpetuum Mobile erster Art zu konstruieren.

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist konstant.

Question 11

Welche Konsequenz ergibt sich aus dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist null.

Answer

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Es ist unmöglich, ein Perpetuum Mobile zweiter Art zu konstruieren.

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist konstant.

Question 12

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes System?

Accepted Answer

Ein sich bewegender Kolben

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Gas

Answer

Ein isoliertes System

Answer

Ein System im thermodynamischen Gleichgewicht

Question 13

Definieren Sie die Gibbs-Energie.

Accepted Answer

Die Energie, die bei konstantem Druck und Temperatur einem System entzogen werden kann

Answer

Die Energie, die bei konstantem Volumen und Temperatur einem System entzogen werden kann

Answer

Die Differenz zwischen der inneren Energie und der Entropie eines Systems

Answer

Die Summe der inneren Energie und der Enthalpie eines Systems

Question 14

Welche Aussage trifft auf einen exothermen Prozess zu?

Accepted Answer

Das System gibt Wärme an die Umgebung ab.

Answer

Das System nimmt Wärme von der Umgebung auf.

Answer

Die innere Energie des Systems nimmt zu.

Answer

Die Entropie des Systems nimmt ab.

Question 15

Erläutern Sie den Unterschied zwischen Wärme und Temperatur.

Accepted Answer

Wärme ist eine Energieform, während Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle ist.

Answer

Temperatur ist eine Energieform, während Wärme ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle ist.

Answer

Wärme und Temperatur sind dasselbe.

Answer

Wärme ist eine intensive Größe, während Temperatur eine extensive Größe ist.

Question 16

In welcher Einheit wird die spezifische Wärmekapazität angegeben?

Accepted Answer

J/(kg·K)

Answer

J/K

Answer

kJ/kg

Answer

kcal/(kg·°C)

Question 17

Was ist ein adiabatischer Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem kein Wärmeaustausch zwischen System und Umgebung stattfindet.

Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem der Druck konstant bleibt.

Answer

Ein Prozess, bei dem das Volumen konstant bleibt.

Question 18

Welche Aussage trifft auf einen reversiblen Prozess zu?

Accepted Answer

Der Prozess kann in beide Richtungen ablaufen, ohne die Umgebung zu verändern.

Answer

Der Prozess kann nur in eine Richtung ablaufen.

Answer

Der Prozess ist immer mit einer Zunahme der Entropie verbunden.

Answer

Der Prozess ist immer mit einer Abnahme der inneren Energie verbunden.

Question 19

Erläutere die Verknüpfung zwischen dem ersten, zweiten und dritten Hauptsatz der Thermodynamik und wie sie zusammen ein umfassendes Verständnis thermodynamischer Vorgänge ermöglichen.

Accepted Answer

Der erste Hauptsatz beschreibt Energieerhaltung, der zweite die Richtung spontaner Prozesse und der dritte die Entropie als Maß für Unordnung. Zusammen bieten sie ein umfassendes Verständnis von Energieumwandlungen und -übertragungen in thermodynamischen Systemen.

Answer

Der erste Hauptsatz beschreibt Arbeit, der zweite Wärme und der dritte Energie. Zusammen liefern sie Informationen zur Energiebilanz von Systemen.

Answer

Der erste Hauptsatz gilt für offene Systeme, der zweite für geschlossene Systeme und der dritte für isolierte Systeme. Zusammen decken sie die verschiedenen Systemtypen ab, die in der Thermodynamik betrachtet werden.

Answer

Der dritte Hauptsatz gilt nur für ideale Gase und bietet daher nur ein begrenztes Verständnis thermodynamischer Prozesse.

Question 20

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik am besten?

Accepted Answer

Die Unordnung eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu.

Answer

Die Unordnung eines geschlossenen Systems nimmt mit der Zeit ab.

Answer

Die Unordnung eines geschlossenen Systems bleibt gleich.

Answer

Die Unordnung eines geschlossenen Systems kann sowohl zu- als auch abnehmen.

Question 21

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass in einem abgeschlossenen System keine Energie erzeugt oder zerstört werden kann?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Question 22

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt Null ist?

Accepted Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Question 23

Welche Aussage ist eine direkte Konsequenz des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt über die Zeit zu oder bleibt gleich.

Answer

Die Gesamtenergie eines Systems bleibt in einem geschlossenen System konstant.

Answer

Die Richtung von Prozessen ist durch die Abnahme der Energie vorgegeben.

Question 24

Welche Größe ist laut dem Ersten Hauptsatz der Thermodynamik eine Zustandsfunktion?

Accepted Answer

Innere Energie

Answer

Wärme

Answer

Entropie

Answer

Arbeit

Question 25

In welchem thermodynamischen Prozess bleibt die Entropie des Systems konstant?

Accepted Answer

Isoentroper Prozess

Answer

Isobarer Prozess

Answer

Isothermer Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Question 26

Welche Aussage beschreibt eine Anwendung des Nullten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Wenn Körper A mit Körper B und Körper B mit Körper C im thermischen Gleichgewicht sind, dann sind auch Körper A und Körper C im thermischen Gleichgewicht.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu.

Question 27

Was ist die Bedeutung der Größe Gibbs-Energie (G) in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Das thermodynamische Potenzial, das die maximal mögliche nicht-expansive Arbeit eines Systems bei konstanter Temperatur und Druck angibt.

Answer

Die Energiemenge, die ein System an seine Umgebung abgeben kann.

Question 28

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass es unmöglich ist, thermische Energie vollständig und ohne zusätzliche Energiezufuhr in andere Energieformen umzuwandeln?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Question 29

Welches System kann sowohl Masse als auch Energie mit seiner Umgebung austauschen?

Accepted Answer

Offenes System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Isoliertes System

Question 30

Welcher Hauptsatz besagt, dass die Entropie eines abgeschlossenen Systems im Laufe der Zeit zunimmt?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Question 31

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?

Accepted Answer

Wärme ist eine Form der Energieübertragung, während Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen in einem System ist.

Answer

Wärme und Temperatur sind dasselbe.

Answer

Wärme ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen in einem System, während Temperatur eine Form der Energieübertragung ist.

Question 32

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik ist für reversible Prozesse gültig?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Question 33

Nach dem dritten Hauptsatz beträgt die Entropie eines perfekten Kristalls bei einer Temperatur von absolutem Nullpunkt:

Accepted Answer

Null

Answer

Positiv

Answer

Negativ

Answer

Unendlich

Question 34

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Diffusion

Answer

Isobare Erwärmung

Answer

Isotherme Expansion

Answer

Adiabatische Kompression

Question 35

Wie lautet die allgemeine Zustandsgleichung für ein ideales Gas?

Accepted Answer

pV = nRT

Answer

V²p = nRT

Answer

p²V = nRT

Answer

pV = nRT²

Question 36

Was ist die spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur einer Masseneinheit einer Substanz um 1 K zu erhöhen.

Answer

Die Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur einer Substanz um 1 K zu erhöhen.

Question 37

Welches System kann keine Wärme mit seiner Umgebung austauschen?

Accepted Answer

Adiabatisches System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Offenes System

Question 38

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik treffend?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt konstant.

Answer

Die Temperatur eines abgeschlossenen Systems steigt mit der Zeit an.

Answer

Die Energie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit ab.

Question 39

Was besagt der dritte Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist gleich Null.

Answer

Die innere Energie eines Gases ist proportional zu seiner Temperatur.

Answer

Die Wärmekapazität eines Feststoffs nimmt mit steigender Temperatur linear zu.

Question 40

Welche der folgenden Größen ist eine extensive Größe?

Accepted Answer

Volumen

Answer

Spezifische Wärmekapazität

Answer

Druck

Answer

Temperatur

Question 41

Wie ist die thermodynamische Beziehung zwischen Wärme und Arbeit in einem System?

Accepted Answer

Wärme kann in Arbeit umgewandelt werden, aber Arbeit kann nicht vollständig in Wärme umgewandelt werden.

Answer

Wärme und Arbeit sind äquivalente Formen der Energie.

Question 42

Was ist der Carnot-Wirkungsgrad?

Accepted Answer

Der theoretisch maximal erreichbare Wirkungsgrad einer reversiblen Wärmekraftmaschine, die zwischen zwei Wärmequellen arbeitet.

Answer

Der Wirkungsgrad einer idealen Turbine

Question 43

Was ist die innere Energie eines thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Die Summe der kinetischen und potentiellen Energie aller Moleküle im System.

Answer

Die Energie, die dem System zugeführt wird.

Answer

Die Energie, die das System mit seiner Umgebung austauscht.

Question 44

Welche Aussage zur Enthalpie eines thermodynamischen Systems ist korrekt?

Accepted Answer

Die Enthalpie ist eine extensive Größe, die die Gesamtenergie des Systems bei konstantem Druck beschreibt.

Answer

Die Enthalpie ist eine intensive Größe, die die Energie pro Masseneinheit des Systems darstellt.

Question 45

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie eines abgeschlossenen Systems nicht abnehmen kann?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Question 46

Welche der folgenden Aussagen ist eine Folge des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

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

Answer

Die Temperatur eines Systems ist proportional zur inneren Energie.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt zu.

Question 47

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt das Verhalten von Systemen bei der absoluten Temperatur Null?

Accepted Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Question 48

Welcher Prozess ist ein isobarer Prozess?

Accepted Answer

Der Druck bleibt konstant.

Answer

Die innere Energie bleibt konstant.

Answer

Das Volumen bleibt konstant.

Answer

Die Temperatur bleibt konstant.

Question 49

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems.

Answer

Die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten.

Answer

Die Energie eines Systems pro Grad Temperaturänderung.

Question 50

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik verbietet die Konstruktion einer Wärmekraftmaschine, die 100 % der zugeführten Wärme in Arbeit umwandelt?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Question 51

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass bei einem spontanen Prozess die Entropie der Umgebung zunimmt?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Question 52

Welche der folgenden Aussagen ist eine Anwendung des dritten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Bestimmung der absoluten Temperatur eines Systems.

Answer

Die Berechnung des Wirkungsgrades einer Wärmekraftmaschine.

Answer

Die Vorhersage des Schmelzpunkts einer Substanz.

Question 53

Welcher der Hauptsätze der Thermodynamik besagt, dass die innere Energie eines abgeschlossenen Systems konstant bleibt?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Question 54

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik am besten?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt mit der Zeit zu oder bleibt konstant.

Answer

Die Temperatur eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Answer

Die innere Energie eines abgeschlossenen Systems nimmt ab.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann sowohl zunehmen als auch abnehmen.

Question 55

Was besagt der dritte Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines perfekten Kristalls bei absolutem Nullpunkt ist null.

Answer

Die Entropie eines Systems kann niemals null sein.

Answer

Die freie Energie eines Systems ist immer minimal.

Answer

Die Enthalpie einer chemischen Reaktion ist immer positiv.

Question 56

Welche Aussage ist eine direkte Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

Perpetuum Mobile der zweiten Art ist unmöglich.

Answer

Die Enthalpie eines Systems ist immer positiv.

Answer

Die Wärme fließt immer vom kälteren zum wärmeren Körper.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt nie ab.

Question 57

Welche Aussage beschreibt den Nullten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Systeme im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten System sind auch untereinander im thermischen Gleichgewicht.

Answer

Die innere Energie eines Systems ist konstant.

Answer

Die absolute Temperatur eines Systems ist proportional zu seiner kinetischen Energie.

Answer

Die Entropie eines Systems bleibt konstant.

Question 58

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt die Beziehung zwischen Wärme und Arbeit?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Nullter Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Question 59

Welche Aussage trifft auf den idealen Carnot-Prozess zu?

Accepted Answer

Er ist ein reversibler Kreisprozess mit maximaler Effizienz.

Answer

Er ist ein isothermer Prozess mit konstantem Volumen.

Answer

Er ist ein irreversibler Kreisprozess mit minimaler Effizienz.

Answer

Er ist ein adiabater Prozess mit konstantem Druck.

Question 60

Welcher der folgenden Prozesse ist mit einer Entropieabnahme verbunden?

Accepted Answer

Kristallisation

Answer

Schmelzen

Answer

Sublimation

Answer

Verdampfen

Question 61

Formulieren Sie den ersten Hauptsatz der Thermodynamik.

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines thermodynamischen Systems entspricht der Differenz zwischen zugeführter Wärme und verrichteter Arbeit.

Answer

Die Enthalpie ist eine Zustandsgröße.

Answer

Die Wärmekapazität eines Stoffes ist stets positiv.

Question 62

Welche Aussage beschreibt die Temperaturänderung eines idealen Gases bei adiabatischer Expansion?

Accepted Answer

Die Temperatur sinkt.

Answer

Die Temperatur steigt.

Answer

Die Temperatur bleibt konstant.

Question 63

Welcher thermodynamische Prozess beschreibt die Funktionsweise eines Kühlschranks?

Accepted Answer

Kältemaschine

Answer

Adiabatischer Prozess

Answer

Isothermer Prozess

Answer

Wärmekraftmaschine

Question 64

Welche Größe quantifiziert die Unordnung eines Systems?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Innere Energie

Answer

Temperatur

Answer

Enthalpie