Skript Technische Thermodynamik

e

  =  p

abs

  –  p

amb

   

mit 

 

  p

e

 

= 

Überdruck [Index e = excedens (lat.) = überschreitend] 

  p

amb 

= 

Umgebungsdruck [Index amb = ambiens (lat.) = umgebend] 

---

 

21 

  Wenn in einem Behälter der absolute Druck p unterhalb des Atmosphärendruckes 

p

amb

  liegt, so wird dies durch den negativen Überdruck p

e

  angegeben. Die Be-

zeichnung Unterdruck wird nur noch beschreibend verwendet. Es ist zu beachten, 

dass der atmophärische Luftdruck keine konstante Größe ist, sondern wetterbe-

dingten Schwankungen unterliegt. 

  Viele Druckmessgeräte erfassen eine Druckdifferenz, z. B. zum umgebenden At-

mosphärendruck. Derartige Differenzdruckmessgeräte werden Manometer ge-

nannt. Der atmosphärische Luftdruck wird separat durch Absolutdruckmessgeräte 

erfasst, die als Barometer bezeichnet werden. Weitere Informationen zur Zu-

standsgröße Druck und zur Druckmessung sind der Literatur (z. B. Cerbe, Hoff-

mann, 1994, S. 22ff, und Recknagel et al., 2001, S. 276ff) zu entnehmen.  

•  Temperatur T: Eine aus der Erfahrung bekannte physikalische Größenart, mit der 

Empfindungen wie „warm“ oder „kalt“ verbunden werden. Sie ist eng mit dem Be-

griff des thermischen Gleichgewichtes verknüpft und wird über den Nullten Haupt-

satz der Thermodynamik definiert. Dieser besagt: Zwei Systeme, die sich im ther-

mischen Gleichgewicht befinden, haben dieselbe Temperatur. 

  Messgeräte zur Bestimmung der Temperatur heißen Thermometer. Allerdings 

messen diese Geräte die Temperatur niemals auf direktem Wege. Stattdessen er-

fassen sie andere, leicht messbare physikalische Größen, die sich mit der Tempe-

ratur ändern, z. B. die Ausdehnung einer Flüssigkeit.  

  Es gibt  verschiedene Skalen mit deren Hilfe sich Temperaturwerte angeben las-

sen. Die bei uns gebräuchliche Celsius-Temperatur  t  wird vom Gefrierpunkt des 

Wassers aus in Grad Celsius (°C) gemessen. Die Einheit °C ist dabei so bemes-

sen, dass die Temperatur am Siedepunkt des Wassers 100 °C beträgt. Bekann-

tlich können sowohl positive als auch negative Celsius-Werte auftreten. 

  Die für die Thermodynamik viel wichtigere thermodynamische Temperatur  wird 

auch als absolute Temperatur T bezeichnet. Sie ist eine stets positive Größe und 

wird vom absoluten Temperatur-Nullpunkt aus in Kelvin (K) angegeben. Ihre Ein-

heit K ist dabei so bemessen, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Eis-

punkt und dem Siedepunkt des Wassers wie bei der Celsius-Skala 100 K beträgt. 

Dies ist dann gegeben, wenn dem Eispunkt des Wassers die absolute Temperatur 

T

0

  = 273,15 K zugeordnet wird. 

 

Zwischen der thermodynamischen Temperatur T  und der Celsius-Temperatur  t 

besteht die Beziehung 

 

T

T

t

=

+

0

, 

  wobei  T

0

  =  273,15 K  der Nullpunkt der Celsius-Skala auf der Kelvin-Skala ist. 

Auf der Celsius-Skala liegt der Nullpunkt der thermodynamischen Temperatur 

(absoluter Nullpunkt) entsprechend bei  t  =  – 273,15 °C. Mit den folgenden Glei-

chungen lassen sich Temperaturwerte der beiden Skalen ineinander umrechnen:  

 

T

t

t

T

=

°

+









=

−









°

C

K

bzw.

K

C

273 15

273 15

,

,

 

---

 

22 

  Auf beiden Skalen haben Temperaturdifferenzen den gleichen Wert. Es gilt: 

 

T

T

t

t

2

1

2

1

−

=

−

 

 

Beide Temperaturdifferenzen werden in Kelvin angegeben. Weitere Informationen 

zur Zustandsgröße Temperatur und zur Temperaturmessung sind der Literatur (z. 

B. Cerbe, Hoffmann, 1994, S. 25ff, und Recknagel et al.,  2001, S. 280ff) zu ent-

nehmen.  

•  Innere Energie U:  Im System als Bewegungsenergie der Teilchen enthaltene 

Energie. Ihre Einheit ist das Joule (J). Sie nimmt mit der absoluten (thermodyna-

mischen) Temperatur streng monoton zu. Die Temperatur ist somit ein Maß für die 

Innere Energie. Allerdings können für ein System lediglich Veränderungen der In-

neren Energie in Werte gefasst werden; ein Absolutwert ist nicht angebbar. Das 

ist deshalb so, weil am absoluten Temperaturnullpunkt  (0 K  =  –273,15 °C) die 

Innere Energie einen nicht bestimmbaren Nullpunktswert aufweist.  

  Unverzichtbar ist die Innere Energie zur Berechnung von energetischen Verände-

rungen im System. Sie ist eine wichtige Größe des 1. HS der Thermodynamik.   

•  Enthalpie H:   Energetische Größe, die in der Thermodynamik als praktikable Ab-

kürzung für Berechnungen eingeführt wurde. Ihre Einheit ist das Joule (J). Sie ist 

definiert als Summe aus Innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volu-

men: 

 

H

U

p V

≡

+

⋅

 

  Da die Enthalpie mit der Inneren Energie verbunden ist, lassen sich auch für sie 

keine Absolutwerte festlegen; es können lediglich Veränderungen der Enthalpie 

beziffert werden. 

•  Entropie S:   Praktikable Zustandsgröße, mit deren Hilfe im Rahmen des 2. HS 

der Thermodynamik Aussagen über die Umwandelbarkeit von Energieformen und 

die Umkehrbarkeit von Prozessen getroffen werden können. Ihre Einheit ist Joule 

pro Kelvin (J / K). 

  Die Definition der Entropie erfolgt an anderer Stelle weiter unten. Wie bei der In-

neren Energie und der Enthalpie, wird auch bei der Entropie gewöhnlich nur mit 

Differenzen gerechnet.  

 

Es ist üblich, die inneren Zustandsgrößen eines Systems auch in folgender Weise zu 

charakterisieren (vgl. Hahne, 1993, S. 30):