Systeme lassen sich nach der Wechselwirkung mit ihrer Umgebung klassifizieren; also danach, ob Energie und Materie die Systemgrenzen passieren kann?
Guten Tag,
ich bereite gerade einen Vortrag in Physik für die Schule vor und wollte einmal mich versichern, ob die obige Aussage richtig ist. Danke für eure Antworten!
Mit freundlichen Grüßen
2 Antworten
Ja, die Aussage ist richtig. Speziell in der Thermodynamik findet eine systemische Betrachtung im Gegensatz zur sonst in der Physik üblichen analytischen Betrachtung statt.
Dabei ist die Definition der Systemgrenzen beliebig. Man solte sie jedoch sinnvoll wählen, sodass es einfach wird, das genau zu betrachten, was an den Systemgrenzen passiert. Der Vorteil der systemischen betrachtung liegt dabei darin, dass das innere des Systems als Black Box gesehen wird und überhaupt nicht interessiert, was da im Einezlnen im Inneren passiert. Es genügt dann, nur den Anfangs- und den Endzustand des Systems nach einem abgelaufenen Prozess zu betrachten.
Es gibt allgemein gültige Formeln, um die Prozesse an den Systemgrenzen und die Zustandsänderungen im System in einen Zusammenhang zu stellen. Die bekannteste Formel hierzu ist der 1. Hauptsatz der Thermodynamik, besser bekannt als Energieerhaltungssatz.
Je mehr man über die Systemgrenze weiß und was da passiert oder auch nicht, umso mehr kann man die Formeln vereinfachen und sich das Leben rechnerisch deutlich erleichtern. Genbau deshalb werden Systeme nach den Eigenschaften ihrer Systemgrenzen kategorisiert.
Geschlossenes System: die Systemgrenze wird von keiner Materie überschritten.
Gegenteil: offenes System. Hier durchdringt Materie Systemgrenze.
System mit festen Systemgrenzen: Das ist ein System mit konstantem Volumen. Wenn das System geschlossen ist und die Systemgrenzen unbeweglich sind, kann keine mechanische Arbeit über die Systemgrenze treten. Arbeit ist eine besondere Form von Energie und ist definiert als Kraft mal Verschiebeweg der Systemgrenze in Kraftrichtung. Der Fachbegriff dafür ist Volumenänderungsarbeit.
Adiabates System: die Systemgrenze ist thermisch isoliert. Es kann keine Wärme durch die Systemgrenze durchtreten.
Geschlossenes adiabates System mit konstantem Volumen: hier findet gar keine Wechselwirkung mit der Umgebungs statt, da weder Materie, noch Arbeit, noch Wärme die Systemgrenze überschreiten kann.
Das kann man durchaus machen. Ein System, das nichts mit der Umgebung austauscht kann man im Mikrokanonischen Ensemble beschreiben. Tauscht es Energie mit der Umgebung aus, so geht es mit dem Kanonischen Ensemble. Und tauscht es auch Teilchen aus, dann ist das großkanonische Ensemble zuständig.