Skript Technische Thermodynamik

Zustandsgrößen einfacher Systeme  —  Es wird zwischen äußeren und inneren 

Zustandsgrößen unterschieden. 

Bei den äußeren Zustandsgrößen  handelt es sich um die Geschwindigkeit  c  und 

die  Höhenlage  z. Sie kennzeichnen den Bewegungszustand eines Systems und 

seine Höhenlage im Erdschwerefeld. Sie sind für offene Systeme oder bewegte ge-

schlossene Systeme von Bedeutung.  

Die inneren Zustandsgrößen werden auch als die thermodynamischen Zustandsgrö-

ßen  bezeichnet. Sie kennzeichnen den inneren Zustand eines Systems. Hierzu ge-

hören die folgenden Größen: 

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•  Masse m:  Übliche Mengenangabe für eine Substanz, die sich innerhalb der 

Grenzen eines thermodynamischen Systems befindet. Die Masse wird durch Wä-

gung bestimmt, ihre Einheit ist das Kilogramm (kg). 

•  Stoffmenge n:  Maß für die Anzahl der Teilchen einer Substanz, die sich inner-

halb der Grenzen eines thermodynamischen Systems befindet. Ihre Einheit ist das 

Mol (mol). Die in einem Mol enthaltene Anzahl von Teilchen (Atome oder Molekü-

le) wird als AVOGADRO-Konstante N

A

  bezeichnet:  N

A

  =  6,022 · 10

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  Teil-

chen/mol. 

•  Volumen V:  Raum, den eine Substanz mit der Masse m oder der Stoffmenge n 

ausfüllt. Das Volumen wird in Kubikmeter (m³) angegeben. 

•  Dichte 

ρ:   Quotient aus Masse m und Volumen V einer Substanz in kg/m³. 

•  Druck p:  Senkrecht auf eine Fläche A wirkende und auf die Fläche A bezogene 

Kraft F (Normalkraft):      p  =  F / A 

  Bei Fluiden (Flüssigkeiten, Gase) wirkt der Druck an den Begrenzungsflächen und 

im Inneren des Systems. Er pflanzt sich nach allen Richtungen gleichmäßig fort.  

  Die Einheit des Druckes ist das Pascal (Pa):   1 Pa = 1 N/m².  Da der Druck in 

atomistischer Betrachtung auch als kinetische Energie der Moleküle pro Volumen 

aufgefasst werden kann, lässt sich seine Einheit auch als J/m³ angeben:   

1 J/m³  =  1 Pa.   In der Technik wird vielfach das bar als praktikable Einheit des 

Druckes verwendet. Es gilt: 1 bar  =  10

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 Pa. 

  Im allgemeinen wird der Druck durch eine äußere Belastung, d. h. durch eine von 

außen auf die Systemgrenze wirkende Kraft, und durch das Eigengewicht des 

Fluids verursacht. Bei Gasen ist der Druck durch Eigengewicht meistens vernach-

lässigbar, während er bei Flüssigkeiten wegen der im Vergleich zu Gasen viel 

größeren Dichten der Flüssigkeiten häufig berücksichtigt werden muss. 

  Der an einem Ort innerhalb einer Flüssigkeit durch ihr Eigengewicht verursachte 

Druck ist von der Höhenausdehnung h der über dem Ort befindlichen Flüssig-

keitssäule abhängig. Es gilt: 

  p  =  

ρ g h     

 

 

 

 

         g: Fallbeschleunigung 

  Bei hoher äußerer Belastung, kann der Druck infolge des Eigengewichtes der 

Flüssigkeit häufig vernachlässigt werden. In diesem Fall ist nur die äußere Belas-

tung maßgebend. 

  Der Druck p wird auch als absoluter Druck bezeichnet. Er gibt den Druck gegenü-

ber dem Druck Null im Vakuum an. Für technische Zwecke wird anstelle des ab-

soluten Druckes häufig die als Überdruck bezeichnete Druckdifferenz zum Umge-

bungsdruck verwendet. Ihre Einheit ist ebenfalls Pa oder bar. Es gilt: 

  p