Thermodynamik in der Biophysik: Online-Quizzes für Studierende der Medizin

Question 1

Was ist die beste Beschreibung für das Konzept der Entropie?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems.

Answer

Ein Maß für die Energiemenge eines Systems.

Answer

Ein Maß für die absolute Temperatur eines Systems.

Answer

Ein Maß für das Volumen eines Systems.

Question 2

Welcher thermodynamische Prozess ist dadurch gekennzeichnet, dass das System Wärme aus der Umgebung aufnimmt und gleichzeitig Arbeit verrichtet?

Accepted Answer

Isothermer Prozess

Answer

Isochorer Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Answer

Isobarer Prozess

Question 3

Welcher thermodynamische Prozess kann nicht in seinen Ausgangszustand zurückgeführt werden, ohne die Entropie des Systems zu erhöhen?

Accepted Answer

Adiabatische Kompression eines realen Gases

Answer

Isotherme Expansion eines idealen Gases

Answer

Isobare Abkühlung eines geschlossenen Systems

Answer

Isovolumetrische Erwärmung eines idealen Gases

Question 4

Welche Aussage beschreibt quasistatische Prozesse korrekt?

Accepted Answer

Sie laufen so langsam ab, dass das System stets im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung ist.

Answer

Sie sind immer unumkehrbar.

Answer

Sie tauschen keine Wärme mit der Umgebung aus.

Answer

Sie sind immer mit einer Temperaturänderung verbunden.

Question 5

Welche Eigenschaft trifft auf offene thermodynamische Systeme zu?

Accepted Answer

Austausch von sowohl Materie als auch Energie mit der Umgebung

Answer

Kein Austausch von Materie oder Energie mit der Umgebung

Answer

Nur Austausch von Materie, nicht von Energie mit der Umgebung

Answer

Nur Austausch von Energie, nicht von Materie mit der Umgebung

Question 6

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes thermodynamisches System, das sowohl Energie als auch Materie mit seiner Umgebung austauschen kann?

Accepted Answer

Offenes System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Isoliertes System

Answer

Adiabatisches System

Question 7

Welcher thermodynamische Prozess zeichnet sich durch eine Zunahme der Entropie und eine positive Arbeitsleistung aus?

Accepted Answer

Isobarer Prozess

Answer

Adiabatischer Prozess

Answer

Isochorer Prozess

Answer

Isothermer Prozess

Question 8

Welche Aussage trifft auf die Entropieänderung ΔS bei isothermen Prozessen zu?

Accepted Answer

ΔS ist immer 0.

Answer

ΔS ist kleiner als 0.

Answer

ΔS ist größer als 0.

Answer

ΔS hängt von der Temperatur ab.

Question 9

Was besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems steigt stets an.

Answer

Die Entropie eines offenen Systems nimmt mit der Zeit ab.

Answer

Der zweite Hauptsatz gilt nur für umkehrbare Prozesse.

Answer

Die Entropieänderung ist proportional zur abgegebenen Wärme.

Question 10

Laut dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, wie verändert sich die Entropie eines abgeschlossenen Systems im Laufe der Zeit?

Accepted Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie ist nicht definiert.

Question 11

Welcher der folgenden Prozesse in einem geschlossenen System ist ein isothermer Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt?

Accepted Answer

Isovolumetrische Erwärmung eines idealen Gases unter Wärmezufuhr

Answer

Adiabatische Expansion eines idealen Gases

Answer

Isobare Kompression eines realen Gases

Answer

Adiabatische Kompression eines realen Gases

Question 12

Welche Eigenschaft kennzeichnet ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Austausch sowohl von Energie als auch Materie mit der Umgebung

Answer

Austausch weder von Energie noch Materie mit der Umgebung

Answer

Austausch nur von Energie, aber nicht von Materie mit der Umgebung

Answer

Austausch nur von Materie, aber nicht von Energie mit der Umgebung

Question 13

Welche Eigenschaft trifft auf geschlossene thermodynamische Systeme zu?

Accepted Answer

Sie können weder Energie noch Materie mit ihrer Umgebung austauschen.

Answer

Sie können Energie und Materie mit ihrer Umgebung austauschen.

Answer

Sie können Energie, aber keine Materie, mit ihrer Umgebung austauschen.

Answer

Sie können Materie, aber keine Energie, mit ihrer Umgebung austauschen.

Question 14

Welches der folgenden Szenarien beschreibt ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser, der umgerührt wird

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Luft

Answer

Ein geschlossener Kreislauf mit zirkulierender Flüssigkeit

Answer

Ein gut isolierter Kühlschrank

Question 15

Welche Eigenschaft trifft auf ein isoliertes thermodynamisches System zu?

Accepted Answer

Kein Energie- oder Stoffaustausch mit der Umgebung

Answer

Energieaustausch, aber kein Stoffaustausch mit der Umgebung

Answer

Stoffaustausch, aber kein Energieaustausch mit der Umgebung

Answer

Austausch von Energie und Stoffen mit der Umgebung

Question 16

Was ist die charakteristische Eigenschaft eines isothermen Prozesses in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Temperatur des Systems bleibt konstant.

Answer

Es findet kein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt.

Answer

Das Volumen des Systems bleibt konstant.

Answer

Der Druck des Systems bleibt konstant.

Question 17

Wie verhält sich die Entropie in einem geschlossenen System mit konstanter Temperatur und konstantem Volumen?

Accepted Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie kann zu- oder abnehmen.

Question 18

Welcher Prozess wird als adiabatisch bezeichnet?

Accepted Answer

Kein Wärme- oder Energieaustausch

Answer

Konstante Temperatur

Answer

Konstanter Druck

Answer

Konstantes Volumen

Question 19

Was ist das charakteristische Merkmal eines isobaren Prozesses?

Accepted Answer

Konstanter Druck

Answer

Konstantantes Volumen

Answer

Konstante Temperatur

Answer

Konstante innere Energie

Question 20

Welche der folgenden Eigenschaften beschreibt ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Austausch von Stoffen und Energie

Answer

Austausch von Stoffen, aber keine Energie

Answer

Austausch von Energie, aber keine Stoffe

Answer

Kein Austausch von Stoffen oder Energie

Question 21

Welches der folgenden Systeme ist ein isoliertes System, das weder Energie noch Materie mit seiner Umgebung austauscht?

Accepted Answer

Eine Thermoskanne mit heißem Kaffee

Answer

Ein Topf Wasser, der auf einem Herd kocht

Answer

Ein Kühlschrank, der läuft

Answer

Eine brennende Kerze

Question 22

Welches Merkmal kennzeichnet ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Austausch von Masse und Energie mit der Umgebung

Answer

Austausch nur von Masse, nicht von Energie

Answer

Austausch nur von Energie, nicht von Masse

Answer

Kein Austausch von Masse oder Energie

Question 23

Welches Merkmal unterscheidet den Carnot-Prozess von anderen thermodynamischen Prozessen?

Accepted Answer

Er ist reversibel und erzeugt oder vernichtet keine Entropie.

Answer

Er kann in der Praxis mit 100 % Wirkungsgrad ablaufen.

Answer

Er ist irreversibel und erzeugt Entropie.

Question 24

Welche Aussage beschreibt die Entropieänderung ΔS eines Systems in einem irreversiblen Prozess?

Accepted Answer

ΔS > 0

Answer

ΔS = 0

Answer

ΔS < 0

Answer

ΔS kann positiv, negativ oder null sein.

Question 25

Wie verändert sich die Entropie (ΔS) eines abgeschlossenen Systems bei irreversiblen Prozessen?

Accepted Answer

ΔS ist immer größer oder gleich Null.

Answer

ΔS ist immer kleiner oder gleich Null.

Answer

ΔS kann sowohl positiv als auch negativ sein.

Answer

ΔS bleibt konstant.

Question 26

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Adiabatischer Prozess mit Reibung

Answer

Adiabatischer Prozess

Answer

Isothermer Prozess

Question 27

Welche Aussage beschreibt die Veränderung der Entropie in irreversiblen thermodynamischen Prozessen?

Accepted Answer

Die Entropie nimmt zu.

Answer

Die Entropie nimmt ab.

Answer

Die Entropie bleibt gleich.

Answer

Die Entropie kann zu- oder abnehmen.

Question 28

Welche Eigenschaft trifft auf ein isoliertes thermodynamisches System zu?

Accepted Answer

Es tauscht weder Energie noch Materie mit seiner Umgebung aus.

Answer

Es kann Energie, aber keine Materie mit seiner Umgebung austauschen.

Answer

Es kann Materie, aber keine Energie mit seiner Umgebung austauschen.

Question 29

Welcher Faktor ist nach dem Gesetz von Boyle-Mariotte bei einem idealen Gas bei konstanter Temperatur umgekehrt proportional zum Volumen?

Accepted Answer

Druck

Answer

Temperatur

Answer

Anzahl der Teilchen

Question 30

Welche der folgenden Größen beschreibt den Zustand eines Systems?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Arbeit

Question 31

Welches Merkmal ist charakteristisch für einen adiabatischen Prozess?

Accepted Answer

Keine Wärmeübertragung zwischen System und Umgebung

Answer

Konstanter Druck

Answer

Verrichtung von Arbeit durch das System

Answer

Reversible Durchführung

Question 32

Wie lautet die Aussage des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik zur Entropieänderung in adiabatischen Prozessen?

Accepted Answer

Die Entropie nimmt entweder zu oder bleibt konstant.

Answer

Die Entropie nimmt immer zu.

Answer

Die Entropie nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie bleibt immer konstant.

Question 33

Wie verändert sich die Entropie eines abgeschlossenen Systems in irreversiblen thermodynamischen Prozessen tendenziell?

Accepted Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie nimmt ab.

Answer

Sie bleibt konstant.

Question 34

Welches der folgenden Systeme ist ein offenes System?

Accepted Answer

Ein Aquarium mit Fischen und Pflanzen

Answer

Ein Behälter mit Wasser, der vollständig verschlossen ist

Answer

Eine Thermoskanne mit heißem Kaffee

Answer

Ein leeres Vakuumgefäß

Question 35

Welche Eigenschaft ist charakteristisch für ein offenes thermodynamisches System?

Accepted Answer

Austausch von Energie und Materie mit der Umgebung

Answer

Kein Austausch von Energie oder Materie mit der Umgebung

Answer

Austausch von Energie, aber nicht Materie mit der Umgebung

Question 36

Welche Aussage zum 2. Hauptsatz der Thermodynamik ist richtig?

Accepted Answer

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

Answer

Die Entropie eines offenen Systems kann abnehmen, wenn Energie zugeführt wird.

Answer

Die Entropie eines reversiblen Prozesses ist immer kleiner als die eines irreversiblen Prozesses.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt mit der Zeit ab.

Question 37

Welcher der folgenden Prozesse ist irreversibel?

Accepted Answer

Adiabatische Kompression eines idealen Gases

Answer

Isotherme Expansion eines idealen Gases

Answer

Isobare Erwärmung eines idealen Gases

Question 38

Nennen Sie ein Beispiel für ein offenes thermodynamisches System in einem biologischen Kontext und erläutern Sie, wie die Entropie in diesem System zunimmt.

Accepted Answer

Ein Organismus, der Sauerstoff aus der Luft aufnimmt und Kohlendioxid abgibt.

Answer

Eine isolierte Zelle, die weder Energie noch Materie mit ihrer Umgebung austauscht.

Answer

Eine chemische Reaktion, die in einem geschlossenen Gefäß abläuft.

Question 39

Welche Aussage beschreibt die Rolle der Entropie bei der Bestimmung der Richtung irreversibler thermodynamischer Prozesse?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt bei irreversiblen Prozessen immer zu.

Answer

Die Entropie eines geschlossenen Systems nimmt bei irreversiblen Prozessen immer ab.

Answer

Die Entropie eines Systems kann bei irreversiblen Prozessen niemals zunehmen.

Answer

Die Entropieänderung eines Systems ist immer gleich der Entropieänderung der Umgebung.

Question 40

Wie trägt die Entropie zur Beurteilung der Spontanität von Reaktionen in biologischen Systemen bei?

Accepted Answer

Die Entropie misst die Unordnung eines Systems und steigt bei spontanen Reaktionen an.

Answer

Die Entropie misst die Energie eines Systems und sinkt bei spontanen Reaktionen.

Answer

Die Entropie misst die Reaktionsgeschwindigkeit und hat keinen Einfluss auf die Spontanität.

Question 41

Erläutere das Prinzip der maximalen Entropieproduktion und seine Bedeutung für die Evolution biologischer Systeme.

Accepted Answer

Biologische Systeme entwickeln sich so, dass sie die maximale Entropie in ihrer Umgebung erzeugen.

Answer

Biologische Systeme entwickeln sich so, dass sie die minimale Entropie in ihrer Umgebung erzeugen.

Answer

Das Prinzip der maximalen Entropieproduktion hat keinen Einfluss auf die Evolution biologischer Systeme.

Answer

Das Prinzip der maximalen Entropieproduktion gilt nur für geschlossene Systeme.

Question 42

Erläutere die Unterschiede zwischen idealen und realen Gasen. Zeige auf, wie diese Unterschiede praktische Anwendungen wie den Betrieb von Kraftmaschinen beeinflussen.

Accepted Answer

Ideale Gase verhalten sich unter allen Bedingungen wie vorhergesagt, während reale Gase nur unter bestimmten Bedingungen dem idealen Gasgesetz folgen.

Accepted Answer

Ideale Gase haben keine Wechselwirkungen zwischen den Teilchen, während reale Gase Wechselwirkungen haben.

Answer

Ideale Gase haben eine konstante Temperatur, während reale Gase eine variable Temperatur haben.

Answer

Die Eigenschaften idealer und realer Gase sind für praktische Anwendungen nicht relevant.

Question 43

Wie kann das Vorzeichen der freien Energie eines thermodynamischen Systems sein?

Accepted Answer

Sowohl positiv als auch negativ

Answer

Immer negativ

Answer

Immer positiv

Answer

Immer Null

Question 44

Welcher Satz beschreibt den 2. Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer zu.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie des Universums bleibt unverändert.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt nur in abgeschlossenen Systemen zu.

Question 45

Erläutere die thermodynamischen Grundlagen von Kühl- und Heizvorgängen und gib Beispiele für deren Anwendung im Alltag.

Accepted Answer

Kühlung: Wärme wird dem System entzogen, was zu einer Temperaturabsenkung führt. Beispiel: Kühlschrank.

Accepted Answer

Heizung: Wärme wird dem System zugeführt, was zu einer Temperaturerhöhung führt. Beispiel: Heizung.

Answer

Kühlung: Wärme wird dem System zugeführt, was zu einer Temperaturerhöhung führt. Beispiel: Klimaanlage.

Answer

Heizung: Wärme wird dem System entzogen, was zu einer Temperaturabsenkung führt. Beispiel: Ventilator.

Question 46

Wie beeinflussen irreversible Prozesse die Gesamtentropie des Universums?

Accepted Answer

Irreversible Prozesse erhöhen die Entropie des Universums.

Answer

Irreversible Prozesse verringern die Entropie des Universums.

Answer

Irreversible Prozesse haben keine Auswirkung auf die Entropie des Universums.

Answer

Irreversible Prozesse erhöhen die Entropie nur in offenen Systemen.

Question 47

Welche Aussage trifft auf die Entropieänderung in einem adiabatischen Prozess ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung zu?

Accepted Answer

Die Entropie bleibt unverändert.

Answer

Die Entropie steigt.

Answer

Die Entropie sinkt.

Answer

Die Entropieänderung hängt von der Temperatur ab.

Question 48

Wie zeigt sich der zweite Hauptsatz der Thermodynamik anhand der Wärmeübertragung in der Praxis?

Accepted Answer

Wärme fließt spontan von warm nach kalt.

Answer

Ein Motor kann mehr Energie liefern, als er verbraucht.

Answer

Die Temperatur eines isolierten Systems bleibt konstant.

Answer

Chemische Reaktionen können spontan in beide Richtungen ablaufen.

Question 49

Welche thermodynamischen Herausforderungen und Chancen bestehen bei der Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie? Erläutern Sie ihren Beitrag zu nachhaltigen Energiesystemen.

Accepted Answer

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik begrenzt die Umwandlungseffizienz von Solar- und Windenergie in nutzbare Energie.

Accepted Answer

Die Speicherung von Solar- und Windenergie ist eine große Herausforderung, die ihren großflächigen Einsatz erschwert.

Answer

Solar- und Windenergie sind unbegrenzt verfügbar und erzeugen keine Treibhausgase.

Answer

Erneuerbare Energiequellen sind immer kostengünstiger als fossile Brennstoffe.

Question 50

Was passiert mit der Entropie in einem abgeschlossenen System, wenn ein isothermer, reversibler Prozess stattfindet?

Accepted Answer

Die Entropie bleibt gleich.

Answer

Die Entropie steigt.

Answer

Die Entropie sinkt.

Question 51

Welches der folgenden Systeme ist ein isoliertes System, das weder Energie noch Materie mit seiner Umgebung austauscht?

Accepted Answer

Eine Thermoskanne mit heißem Kaffee

Answer

Ein geschlossener Behälter mit Luft

Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser

Question 52

Wie tragen thermodynamische Prinzipien zum Verständnis der Entstehung von Ordnung und Struktur in lebenden Organismen bei?

Accepted Answer

Thermodynamische Gradienten liefern Energie für Selbstorganisationsprozesse in Lebewesen.

Answer

Entropieerhöhung führt zu Ordnung in lebenden Organismen.

Answer

Lebende Organismen verletzen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Thermodynamik ist für die Selbstorganisation in biologischen Systemen irrelevant.

Question 53

Wie lassen sich thermodynamische Prinzipien nutzen, um das Verhalten komplexer biologischer Systeme wie Zellen oder Organismen zu verstehen?

Accepted Answer

Indem biologische Systeme als offene Systeme betrachtet werden, die Energie und Materie mit ihrer Umgebung austauschen.

Answer

Indem angenommen wird, dass sich biologische Systeme immer im thermodynamischen Gleichgewicht befinden.

Answer

Indem die Rolle der Entropie in biologischen Systemen vernachlässigt wird.

Question 54

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

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Question 55

Welcher der folgenden Prozesse ist endotherm, d. h. er nimmt Wärme aus der Umgebung auf?

Accepted Answer

Schmelzen von Eis

Answer

Verbrennung von Benzin

Answer

Kristallisation von Zucker

Answer

Kondensation von Wasserdampf

Question 56

Was beschreibt die Gibbs'sche freie Energie?

Accepted Answer

Die maximal mögliche Arbeit, die ein System bei konstanter Temperatur und konstantem Druck verrichten kann.

Answer

Die Änderung der inneren Energie eines Systems

Answer

Die Entropie eines Systems

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems

Question 57

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen System in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Ein offenes System kann Energie und Materie mit seiner Umgebung austauschen, während ein geschlossenes System dies nicht kann.

Answer

Ein offenes System hat eine konstante Temperatur, während ein geschlossenes System eine variable Temperatur hat.

Answer

Ein offenes System ist immer größer als ein geschlossenes System.

Answer

Ein offenes System ist immer in Bewegung, während ein geschlossenes System stationär ist.

Question 58

Welcher Prozess findet bei konstantem Druck statt?

Accepted Answer

Isobare Expansion eines Gases

Answer

Isochorische Erwärmung eines Gases

Answer

Isotherme Expansion eines Gases

Answer

Adiabatische Kompression eines Gases

Question 59

Was beschreibt die Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung oder Zufälligkeit eines Systems.

Answer

Ein Maß für die Temperatur eines Systems.

Answer

Ein Maß für die Masse eines Systems.

Answer

Ein Maß für die Energie eines Systems.

Question 60

Welcher Stoff besitzt die höchste spezifische Wärmekapazität?

Accepted Answer

Wasser

Answer

Aluminium

Answer

Luft

Answer

Eisen

Question 61

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Er erklärt, warum biologische Prozesse irreversibel sind und die Entropie des Universums immer zunimmt.

Answer

Er erklärt, warum biologische Prozesse effizient sind und die Entropie des Universums immer abnimmt.

Answer

Er besagt, dass die Temperatur eines Systems niemals unter den absoluten Nullpunkt sinken kann.

Answer

Er gilt nur für geschlossene Systeme, nicht für offene Systeme.

Question 62

Welches thermodynamische System tauscht sowohl Energie als auch Materie mit seiner Umgebung aus?

Accepted Answer

Offenes System

Answer

Geschlossenes System

Answer

Isoliertes System

Question 63

Welche Größe ist keine Form von Energie?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Elektrische Energie

Answer

Mechanische Energie

Answer

Wärme

Question 64

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Entropie eines abgeschlossenen Systems mit der Zeit niemals abnimmt?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz