Thermodynamik I Quizfragen und Übungen - Physik für Informatik

Question 1

Welcher der folgenden Sätze beschreibt einen adiabatischen Prozess?

Accepted Answer

Wärme wird nicht ausgetauscht.

Answer

Wärme wird ausgetauscht.

Answer

Die Temperatur bleibt konstant.

Answer

Arbeit wird verrichtet.

Question 2

Welcher Satz beschreibt den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt zu oder bleibt gleich.

Answer

Die Entropie eines offenen Systems kann abnehmen.

Answer

In einem reversiblen Prozess bleibt die Entropie konstant.

Answer

Der Zweite Hauptsatz gilt nicht für biologische Systeme.

Question 3

Welches Merkmal trifft auf ein offenes System in der Thermodynamik zu?

Accepted Answer

Austausch von Materie und Energie mit der Umgebung

Answer

Verhinderung des Austauschs von Materie und Energie mit der Umgebung

Answer

Austausch von Materie, aber nicht von Energie mit der Umgebung

Question 4

Welcher der folgenden Prozesse ist **nicht** isentrop?

Accepted Answer

Wärmeaufnahme in ein System bei konstantem Druck

Answer

Adiabate Kompression eines idealen Gases

Answer

Isotherme Expansion eines idealen Gases

Answer

Adiabate Expansion eines idealen Gases

Question 5

Welche Eigenschaft kennzeichnet den Carnot-Prozess?

Accepted Answer

Höchster Wirkungsgrad

Answer

Irreversibler Prozess

Answer

Nutzung der inneren Energie

Answer

Durchführung nur bei hohen Temperaturen

Question 6

Welches Prinzip beschreibt der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Energieerhaltung in geschlossenen Systemen

Answer

Energieumwandlung in offenen Systemen

Answer

Gültigkeit nur für isotherme Prozesse

Answer

Nichtanwendbarkeit auf chemische Reaktionen

Question 7

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik am treffendsten?

Accepted Answer

In einem geschlossenen System nimmt die Unordnung immer zu oder bleibt gleich.

Answer

In einem offenen System kann die Unordnung abnehmen.

Answer

Der zweite Hauptsatz gilt nur für Prozesse, die nicht rückgängig gemacht werden können.

Answer

Unordnung kann in einem System weder erzeugt noch vernichtet werden.

Question 8

Welche der folgenden Aussagen beschreibt einen nicht-isentropen Prozess?

Accepted Answer

Eine isobare Expansion mit Wärmeabgabe

Answer

Ein adiabatischer Prozess

Answer

Ein reversibler Prozess

Answer

Ein isothermer Prozess

Question 9

Welche Zustandsänderung zeichnet sich durch das Ausbleiben von Wärmeaustausch aus?

Accepted Answer

Adiabatische Zustandsänderung

Answer

Isochore Erwärmung

Answer

Isobare Ausdehnung

Answer

Isotherme Kompression

Question 10

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie des Universums steigt immer.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann sinken.

Answer

Wärme fließt spontan von einem kalten zu einem warmen Körper.

Answer

Die freie Energie eines Systems nimmt bei spontanen Prozessen zu.

Question 11

Was beschreibt die Entropie eines Systems in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Zufälligkeit oder Unordnung

Answer

Gesamtenergie

Answer

Temperatur in Grad Celsius

Answer

Ausgeübter Druck

Question 12

Welche Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist richtig?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant.

Answer

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik gilt nur für umkehrbare Prozesse.

Question 13

Welche Aussage beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik korrekt?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu oder bleibt konstant.

Answer

Die Entropie eines Systems hängt von seiner Temperatur ab.

Answer

Der zweite Hauptsatz gilt nur für umkehrbare Prozesse.

Answer

Die Entropie eines Systems bleibt immer gleich.

Question 14

Welches Konzept beschreibt in der Thermodynamik am besten die Unordnung eines Systems?

Accepted Answer

Ein Maß für die Zufälligkeit oder Unordnung eines Systems.

Answer

Eine Eigenschaft, die die nutzbare Energie eines Systems beschreibt.

Answer

Ein Wert, der die übertragbare Wärmemenge bei einer bestimmten Temperatur angibt.

Answer

Ein Parameter, der das Volumen eines Systems in Bezug auf Temperatur und Druck definiert.

Question 15

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

Accepted Answer

Ein offener Topf mit kochendem Wasser

Answer

Ein verschlossenes Glas mit Wasser

Answer

Ein Kühlschrank mit Stromanschluss

Answer

Eine Thermoskanne mit heißem Kaffee

Question 16

Welche Aussage beschreibt einen isentropischen, kompressiblen Fluidfluss korrekt?

Accepted Answer

A: Die mechanische Energie des Systems bleibt konstant.

Answer

B: Das System tauscht Energie mit der Umgebung aus.

Answer

C: Die innere Energie des Systems nimmt zu.

Answer

D: Die Totalenergie des Systems nimmt ab.

Question 17

Wie lautet der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt zu oder bleibt gleich.

Answer

Die Entropie eines offenen Systems kann abnehmen.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

Question 18

Welche Aussage über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zeigt am deutlichsten, dass eine Wärmepumpe keine Wärme aus einem kalten in ein wärmeres Reservoir transportieren kann?

Accepted Answer

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

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer zu.

Answer

Eine Wärmekraftmaschine kann Wärme vollständig in mechanische Energie umwandeln.

Answer

Die Entropie einer reversiblen Zustandsänderung ist null.

Question 19

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Gesamtenergie in einem geschlossenen System konstant bleibt?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Question 20

Welcher Aussage entspricht der zweite Hauptsatz der Thermodynamik für ein isoliertes System?

Accepted Answer

Die Entropie nimmt stetig zu.

Answer

Die Entropie nimmt stetig ab.

Answer

Die Entropie kann sowohl zu- als auch abnehmen.

Question 21

Welcher der aufgeführten thermodynamischen Prozesse ist nicht umkehrbar?

Accepted Answer

Isotherme Kompression eines realen Gases

Answer

Adiabatische Expansion eines idealen Gases

Answer

Adiabatische Erwärmung eines Festkörpers

Answer

Isobare Abkühlung einer Flüssigkeit

Question 22

Wie ändert sich die innere Energie eines abgeschlossenen Systems?

Accepted Answer

Wärme wird zugeführt.

Accepted Answer

Arbeit wird verrichtet.

Answer

Weder Wärme wird zugeführt noch Arbeit verrichtet.

Question 23

Ein ideales Gas durchläuft einen Kreisprozess, der aus zwei Isothermen und zwei Adiabaten besteht. Wie verhält sich die vom Gas verrichtete Arbeit?

Accepted Answer

Die vom Gas verrichtete Arbeit ist null.

Answer

Die vom Gas verrichtete Arbeit ist positiv.

Answer

Die vom Gas verrichtete Arbeit ist negativ.

Answer

Die vom Gas verrichtete Arbeit hängt von der Richtung des Kreisprozesses ab.

Question 24

Welche Aussage beschreibt die Entropieänderung eines geschlossenen Systems im Gleichgewicht?

Accepted Answer

Die Entropie bleibt konstant (ΔS = 0).

Answer

Die Entropie nimmt zu (ΔS > 0).

Answer

Die Entropie nimmt ab (ΔS < 0).

Answer

Die Entropie ist nicht definiert.

Question 25

Welcher Zustand beschreibt ein System, bei dem sich alle messbaren Eigenschaften im Laufe der Zeit nicht verändern und keine makroskopischen Veränderungen auftreten?

Accepted Answer

Thermodynamisches Gleichgewicht

Answer

Ungleichgewicht

Answer

Instabiles Gleichgewicht

Question 26

Welche Aussage beschreibt die Entropieänderung eines abgeschlossenen Systems, das einen reversiblen Kreisprozess durchläuft?

Accepted Answer

0

Answer

Größer als 0

Answer

Kleiner als 0

Answer

Temperaturabhängig

Question 27

Ein System wird als geschlossen bezeichnet, wenn es keinen Austausch von **was** mit seiner Umgebung zulässt?

Accepted Answer

Energie und Materie

Answer

Nur Energie

Answer

Nur Materie

Answer

Wärme und Materie

Question 28

In einem geschlossenen System findet kein Materieaustausch mit der Umgebung statt. Welche Aussage beschreibt die innere Energie eines geschlossenen Systems zutreffend?

Accepted Answer

Die innere Energie ist die Summe der kinetischen und potenziellen Energien aller Moleküle im System.

Answer

Die innere Energie ist die Wärmemenge, die dem System zugeführt werden muss, um seine Temperatur zu erhöhen.

Answer

Die innere Energie ist die Gesamtheit aller Energien, die das System mit seiner Umgebung austauscht.

Answer

Die innere Energie ist die Energie, die das System bei einer Zustandsänderung gegen äußere Kräfte leistet.

Question 29

Was beschreibt die Entropie am treffendsten?

Accepted Answer

Ein Maß für die Unordnung in einem System

Answer

Eine intensive Größe, die negativ sein kann

Answer

Eine konservative Größe, die sich bei allen Prozessen nicht ändert

Question 30

Welcher Satz beschreibt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Accepted Answer

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

Answer

Die Entropie eines offenen Systems nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie eines adiabatischen Systems bleibt immer gleich.

Answer

Die Entropie des Universums nimmt immer ab.

Question 31

Welcher Prozess ist isobar? (Isobar bedeutet, dass der Druck konstant bleibt.)

Accepted Answer

Isobare Kompression

Answer

Adiabatische Expansion

Answer

Isotherme Expansion

Question 32

Welche Aussage zur Zustandsgleichung eines idealen Gases ist korrekt?

Accepted Answer

Sie kann verwendet werden, um das Volumen eines Gases bei konstanter Temperatur zu berechnen.

Answer

Sie gilt für Gase mit sehr hohen Drücken und Temperaturen.

Answer

Sie beschreibt das Verhalten realer Gase genau.

Question 33

Inwiefern ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik für die Entwicklung von Kühlsystemen relevant?

Accepted Answer

Er liefert die theoretische Grundlage für Wärmepumpen.

Answer

Er besagt, dass Wärme von einem kalten zu einem warmen Körper fließen kann.

Answer

Er besagt, dass die Entropie eines geschlossenen Systems immer abnimmt.

Answer

Er spielt keine Rolle bei der Entwicklung von Kühlsystemen.

Question 34

Was ist ein Merkmal der statistischen Thermodynamik?

Accepted Answer

Sie erklärt das Verhalten makroskopischer Systeme auf mikroskopischer Ebene.

Answer

Sie gilt nur für ideale Gase.

Answer

Sie widerspricht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.

Answer

Sie wird nur bei hohen Temperaturen angewendet.

Question 35

Welche thermodynamischen Gesetze sind für die Funktionsweise von Wärmekraftmaschinen relevant?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz: Energieerhaltung, Zweiter Hauptsatz: Entropieerhöhung

Answer

Erster Hauptsatz: Wärmeübertragung, Zweiter Hauptsatz: Temperaturunterschied

Answer

Dritter Hauptsatz: Nullter Hauptsatz, Erster Hauptsatz: Ideale Gase

Answer

Zweiter Hauptsatz: Wärmemaschinen, Dritter Hauptsatz: Absolute Temperaturskala

Question 36

Erläutern Sie die grundlegenden Eigenschaften thermodynamischer Systeme und definieren Sie die Begriffe System, Umgebung und Grenzfläche.

Accepted Answer

Die Umgebung umfasst alles außerhalb des thermodynamischen Systems und kann dessen Zustand beeinflussen.

Accepted Answer

Grenzflächen sind gedachte Trennlinien, die das System von seiner Umgebung abgrenzen.

Answer

Thermodynamische Systeme stehen immer in thermischem Gleichgewicht mit ihrer Umgebung.

Question 37

Wie hilft die Entropie dabei, die Richtung chemischer Reaktionen zu bestimmen?

Accepted Answer

Sie sagt die spontane Reaktionsrichtung voraus.

Answer

Sie legt die Gleichgewichtskonstante fest.

Answer

Sie steuert die Reaktionsgeschwindigkeit.

Answer

Sie hat keinen Einfluss auf die Reaktionsrichtung.

Question 38

Welche der folgenden Größen ist **keine** Zustandsgröße in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Arbeit

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Answer

Druck

Question 39

Nennen Sie drei Anwendungen thermodynamischer Prinzipien bei der Planung und Bewertung von Maßnahmen zur Energieeffizienz in Gebäuden oder industriellen Prozessen.

Accepted Answer

Ermittlung des optimalen Dämmmaterials für Gebäudehüllen

Accepted Answer

Analyse des Energieverbrauchs von Industriemaschinen

Accepted Answer

Vorhersage des Verhaltens von Klimaanlagen

Question 40

Welche Aussage beschreibt die thermodynamischen Eigenschaften realer Gase im Vergleich zu idealen Gasen?

Accepted Answer

Reale Gase zeigen Abweichungen aufgrund intermolekularer Kräfte.

Answer

Reale Gase verhalten sich immer ideal.

Answer

Die Eigenschaften realer Gase hängen nicht von der Temperatur ab.

Answer

Reale Gase sind bei gleichem Druck und gleicher Temperatur weniger dicht als ideale Gase.

Question 41

Welcher Hauptsatz der Thermodynamik erklärt, in welche Richtung spontane Prozesse ablaufen?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Question 42

Wie lautet die exakte Aussage des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtenergie erhalten.

Answer

Die innere Energie eines Systems bleibt unverändert, wenn keine äußere Arbeit verrichtet wird.

Answer

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt immer ab.

Answer

Die von einem System geleistete Arbeit entspricht der Änderung seiner inneren Energie.

Question 43

Wie hängt die Entropie mit der Unordnung in einem System zusammen?

Accepted Answer

Die Unordnung eines Systems nimmt mit steigender Entropie zu.

Answer

Entropie ist ein Maß für die Ordnung in einem System.

Answer

Entropie ist eine Zustandsgröße, die die Vergangenheit eines Systems beschreibt.

Question 44

Beschreiben Sie einige der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften von Polymeren und erläutern Sie, wie diese sich auf ihre Anwendungen in verschiedenen Industrien auswirken.

Accepted Answer

Polymere sind schlechte Wärmeleiter, weshalb sie in der Isoliertechnik eingesetzt werden.

Accepted Answer

Polymere sind sehr elastisch und finden daher Verwendung in der Automobilindustrie.

Accepted Answer

Polymere sind chemisch inert und werden deshalb in der Medizintechnik verwendet.

Answer

Polymere sind sehr hart und werden daher im Bauwesen verwendet.

Question 45

Was versteht man unter thermodynamischem Gleichgewicht? Nennen Sie die Kriterien, die ein System erfüllen muss, um als im Gleichgewicht befindlich zu gelten.

Accepted Answer

Thermodynamisches Gleichgewicht liegt vor, wenn sich alle messbaren Eigenschaften (Druck, Temperatur, Volumen) eines Systems im zeitlichen Verlauf nicht mehr ändern.

Answer

Ein System befindet sich im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn seine innere Energie konstant bleibt.

Answer

Thermodynamisches Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Entropie des Systems ihren maximalen Wert erreicht hat.

Answer

Ein ruhendes System befindet sich stets im thermodynamischen Gleichgewicht.

Question 46

Was versteht man unter thermodynamischer Verfügbarkeit und welche praktische Bedeutung hat sie bei der Bewertung und Optimierung von Energiesystemen?

Accepted Answer

Die thermodynamische Verfügbarkeit ist die maximal mögliche Arbeit, die unter gegebenen Bedingungen aus einem System gewonnen werden kann.

Answer

Die thermodynamische Verfügbarkeit ist die minimale Arbeit, die benötigt wird, um ein System aus seinen Bestandteilen aufzubauen.

Answer

Die thermodynamische Verfügbarkeit ist ein Maß für die Entropie eines Systems.

Answer

Die thermodynamische Verfügbarkeit ist ein Konzept, das nur für reversible Prozesse gilt.

Question 47

Welche Besonderheiten weisen die thermodynamischen Eigenschaften nanoskaliger Materialien auf und inwiefern unterscheiden sie sich von denen makroskopischer Materialien?

Accepted Answer

Nanoskalige Materialien weisen abweichende thermodynamische Eigenschaften im Vergleich zu ihren makroskopischen Gegenstücken auf.

Answer

Nanoskalige Materialien verhalten sich thermodynamisch identisch wie ihre makroskopischen Gegenstücke.

Answer

Die thermodynamischen Eigenschaften nanoskaliger Materialien sind noch weitgehend unerforscht.

Answer

Nanoskalige Materialien besitzen keine thermodynamischen Eigenschaften.

Question 48

Welche der folgenden Größen ist keine Zustandsfunktion?

Accepted Answer

Entropieänderung

Answer

Druck

Answer

Temperatur

Answer

Volumen

Question 49

Wie lautet die Aussage des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik?

Accepted Answer

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

Answer

Die innere Energie eines geschlossenen Systems ist konstant.

Answer

Die Entropie eines abgeschlossenen Systems nimmt immer zu.

Answer

Die Wärmekapazität eines Systems ist proportional zu seiner spezifischen Wärmekapazität.

Question 50

Welcher thermodynamischer Prozess beschreibt eine Volumenänderung bei konstantem Druck?

Accepted Answer

Isobare

Answer

Isochor

Answer

Isotherme

Answer

Adiabate

Question 51

Was ist die SI-Einheit der Entropie?

Accepted Answer

Joule pro Kelvin

Answer

Joule

Answer

Kelvin

Answer

Kelvin pro Joule

Question 52

Welches der folgenden Systeme ist ein geschlossenes System?

Accepted Answer

Ein Topf mit kochendem Wasser, der mit einem Deckel verschlossen ist

Answer

Ein Fahrradreifen, der aufgepumpt wird

Answer

Ein Raum mit offenem Fenster

Answer

Ein Auto, das fährt

Question 53

Welcher Prozess ist ein adiabatischer Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, bei dem keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird

Answer

Ein Prozess, bei dem das Volumen konstant bleibt

Answer

Ein Prozess, bei dem der Druck konstant bleibt

Answer

Ein Prozess, bei dem die Temperatur konstant bleibt

Question 54

Wie lautet die Zustandsgleichung eines idealen Gases?

Accepted Answer

pV = nRT

Answer

p/V = n/T

Answer

V/T = n/p

Answer

n/V = p/T

Question 55

Welcher Prozess ist ein reversibler Prozess?

Accepted Answer

Ein Prozess, der in beide Richtungen ablaufen kann

Answer

Ein Prozess, bei dem sich nur die Temperatur ändert

Answer

Ein Prozess, bei dem sich nur das Volumen ändert

Answer

Ein Prozess, bei dem sich nur der Druck ändert

Question 56

Was ist die Entropie eines isolierten Systems?

Accepted Answer

Sie bleibt konstant

Answer

Sie ist null

Answer

Sie ist unendlich

Answer

Sie nimmt mit der Zeit zu

Question 57

Welche Einheit wird zur Messung des Drucks verwendet?

Accepted Answer

Pascal

Answer

Joule

Answer

Newton

Answer

Watt

Question 58

Was versteht man unter einem thermodynamischen System?

Accepted Answer

Eine Menge von Materie oder Energie, die mit ihrer Umgebung interagieren kann

Answer

Eine Menge von Materie oder Energie, die nicht mit ihrer Umgebung interagieren kann

Answer

Eine Menge von Materie, die mit ihrer Umgebung interagieren kann

Answer

Eine Menge von Energie, die mit ihrer Umgebung interagieren kann

Question 59

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

Accepted Answer

Die Änderung der inneren Energie eines geschlossenen Systems ist gleich der zugeführten Wärme abzüglich der verrichteten Arbeit.

Answer

Die innere Energie eines offenen Systems ist konstant.

Question 60

Welcher der folgenden Prozesse ist ein isobarer Prozess?

Accepted Answer

Erwärmung eines Gases in einem abgeschlossenen Gefäß mit konstantem Druck.

Answer

Kompression eines Gases in einem Zylinder mit konstantem Volumen.

Answer

Abkühlung eines Gases in einem offenen Gefäß mit konstanter Temperatur.

Question 61

Welche der folgenden Aussagen über Entropie trifft zu?

Accepted Answer

Entropie ist ein Maß für die Unordnung oder den Grad der Zufälligkeit innerhalb eines Systems.

Answer

Entropie ist eine Erhaltungsgröße.

Answer

Entropie kann nur abnehmen.

Question 62

Welcher der folgenden Phasenübergänge ist ein exothermer Prozess?

Accepted Answer

Kondensation

Answer

Schmelzen

Answer

Sublimation

Answer

Verdampfung

Question 63

Welche der folgenden Anwendungen der Thermodynamik ist in der Informatik relevant?

Accepted Answer

Modellierung der Energieeffizienz von Rechenprozessen

Answer

Optimierung chemischer Reaktionen in industriellen Prozessen.

Answer

Design von Verbrennungsmotoren in der Fahrzeugtechnik.

Answer

Entwicklung von Kühlsystemen in der Gebäudetechnik.

Question 64

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

Accepted Answer

In einem abgeschlossenen System nimmt die Entropie mit der Zeit zu oder bleibt konstant, kann aber nie abnehmen.

Answer

Die Entropie in einem irreversiblen Prozess nimmt immer ab.

Answer

Die Entropie in einem offenen System kann unter bestimmten Bedingungen abnehmen.