Unterschied zwischen Zustandsvariablen und System Eigenschaften, Thermodynamik?
Alles das sind thermodynamische Eigenschaften, also größen die bei der Betrachtung eines thermodynamischen Systems in thermodynamischen Fragestellungen relevant sein könnten.
Ich Frage mich nun, sind alle diese Eigenschaften auch Zustandsvariablen meines thermodynamischen Systems?
Ich denke nämlich nicht, da Eigenschaften ja auch an jedem einzelnen Punkt innerhalb meines Systems gemessen werden können, während Zustandsvariablen für das gesamte System zu einem bestimmten Zeitpunkt gelten sollen.
Daher jetzt die eigentliche Frage die mich interessiert: Ist meine Interpretation so richtig?
- Eigenschaft des Systems:
Die Menge aller Eigenschaften meiner Systemkomponenten.
- Zustandsvariablen meines Systems:
Die Teilmenge der Systemeigenschaften, die den größten gemeinsamen Nenner aller Systemkomponenten bilden und gleichzeitig unabhängig voneinander sind.
Nehmen wir also ein Beispiel:
Ich habe eine Tasse Kaffee, mein thermodynamisches System. Es besteht aus 2 Phasen, Flüssig und Gas.
Die Eigenschaft "Anzahl der Teilchen N" ist in den Phasen unterschiedlich, aber im gesamten System gleich. Die Eigenschaft Dichte ist nicht überall im System die gleiche. Um die richtigen Zustandsgrößen zu wählen, die dazu führen, dass ich mein System damit abbilden kann, eignet sich zum Beispiel das chemische Potential, um den Gleichgewichtszustand zwischen Gas und Flüssigkeit herzustellen.
2 Antworten
Wenn ich mir
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermodynamic_properties
und
https://en.wikipedia.org/wiki/State_function
ansehe, scheint "Eigenschaft" - wie auch bei dir - der Oberbegriff ist, "Zustandsfunktion"/"Zustandsvariable" aber eine Größe, die sich allein auf den Zustand selbst bezieht und nicht auf Übergänge von einem Zustand zu einem benachbarten.
Größen, die Übergänge beschreiben, sind z. B. Kompressibilität, Wärmekapazität und Wärmeausdehnungskoeffizient.
Gerade sehe ich auch "Wärmeleitfähigkeit" (thermal conductivity) - diese Eigenschaft lässt sich hier nicht direkt einordnen: zwar hat sie mit Änderungen von Zuständen zu tun, diese Änderung kann jedoch beliebig klein gemacht werden (Temperaturdifferenz zwischen zwei Kontaktflächen des Systems) und beschreibt dann Wechselwirkungen mit zwei "Schnittstellen" zu angrenzenden Systemen.
Ich sehe das sprachlich anders. Eigenschaft kann nie eine ,,Anzahl" sein. Eigenschaften sind feste Merkmale eines Stoffes, wie Siedetemperatur bei 1 bar, Viskosität bei 0°C, Dichte bei 20°C; Farbe; Giftigkeit; Löslichkeit usw.
Zustandsvariablen sind Größen, die vom momentanen Zustand abhängig sind, wie Temperatur; Druck; spezifische Enthalpi; momentane Dichte. Wie das Wort bereits sagt, sind die variabel; das heißt veränderlich.
Irreführend ist nicht die englische wikipedia, sondern die von den USA beherrschte englische Sprache. Das Wort ,,Properties" bedeutet nach dem Lexikon ,,eigenschaften" aber die Begriffsbedeutung ist nicht gleich in beiden Sprachen.
Gibt es vielleicht ein Buch das du empfehlen kannst, dass die Thermodynamik hauptsächlich Systemtheoretisch betrachtet und eingehend ähnliche Frage wie die meine behandelt? In den meisten Büchern wird anfangs zwar kurz darauf eingegangen das man in der Thermodynamik zwischen Offenen, Geschlossenen und abgeschlossenen Systemen mit k Komponenten und p Phasen unterscheidet und das es Systeme im Gleichgewichtszustand und nicht-Gleichgewichtszustand gibt aber leider nicht mehr aufgegriffen wird. Ich suche ein Buch das durchgehend die Thermodynamik mithilfe der Systemanschauung betrachtet und mit den Begriffen behandelt.
Ich finde Systemtheorie einfach unglaublich spannend. Die Möglichkeit komplexe Themenfelder einfach als Unterscheidungen zu ihrer Umgebung zu betrachten, die miteinander in Interaktion stehen können. Einfach das man alles in seiner Welt als System auffassen kann und dann seine Eigenschaften und Interaktionen mit seiner Umgebung untersuchen kann.
Gibt es vielleicht ein Buch das du empfehlen kannst?
Leider kann ich keins empfehlen. Ich habe beim Studium die Thermodynamik an Hand vom Vorlesungsskript gelernt. Der Professor war super, so dass ich mehr auf Verständnis als auf ,,auswendig lernen" aufbauen konnte. Ich habe nie ein Buch über Thermodynamik besressen.
Ich finde Systemtheorie einfach unglaublich spannend
Kann ich nachvollziehen. Für uns Regelungstechniker unverzichtbar. Ich habe mich aber angewöhnt; nicht nur abstrakte Systeme zu betrachten, sondern immer etwas darunter vorzustellen. Das hat einerseits geführt zu einem originellen Konzept der Steuerung verfahrenstechnischer Anlagen und anderseits zu einer Systematik über den Umgang mit Müll und Abfall..
Sehr interessant, ja über Regelungstechnik habe ich in diesem Zusammenhang auch schon einiges gelesen. Gibt es denn vielleicht ein allgemeines Buch über die Systemtheorie das du empfehlen könntest? Eins das nicht im Schatten der Soziologie steht, sondern sich mit der puren Theorie von Systemen auseinandersetzt? Eins womit man lernt besser Systemgrenzen zu erkennen und wie sich das System charakterisieren lässt? Denke das würde mir dann auch mit den teils unterschiedlichen Auffassungen von systemrelevanten Begriffen in der Thermodynamik weiterhelfen.
Bücher über Systentheorie gibt es jede Menge. Leider kann ich keines empfehlen, weil das Buch das ich früher gelesen habe, völlig unverständlich war. Am besten Nachfragen bei einem Priofessor oder Institut.
Eine Warnung: Systemtheorie ,,sec" ist sehr abstract und wenig nachvollziehbar. Die meisten Bücher, welche Systemtheorie im Titel haben, behandeln irgendwelche Anwendungen: Wirtschaftwissenschaft; Betriebswirtschaft, Soziologie; Regelungstheorie; Kommunikationstheorie und noch andere Anwendungen.
Für eine Ltteraturrecherche empfehle ich folgenden Link:
https://scholar.google.com/scholar?hl=de&as_sdt=0%2C5&q=systemtheorie+thermodynamik&btnG=&lr=lang_de
Noch einen Link:
https://www.carl-auer.de/media/carl-auer/sample/LP/978-3-89670-839-7.pdf
Leider nur zum Teil vorhanden.
Klingt vielversprechend https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-658-09644-1_3
Danke!!
Auch extensive Größen sind m. E. Eigenschaften. Wie das Volumen (in Litern), für das ein Kochtopf ausgelegt ist.
Dann ist der Englische Wikipedia Artikel ein wenig irreführend finde ich, da diese Tabelle unter "Thermodynamische Eigenschaften" geführt wird. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermodynamic_properties?wprov=sfla1
Am Anfang wird gesagt:
"In thermodynamics, a physical property is any property that is measurable, and whose value describes a state of a physical system. Thermodynamic properties are defined as characteristic features of a system, capable of specifying the system's state." Wobei mir da auch schon auffällt, dass gesagt wird das Eigenschaften alle messbaren Eigenschaften meint, Innere Energie ist eine Eigenschaft des Systems, lässt sich jedoch nur indirekt Messen.