Was ist ein System in der Physik (ThermoDynamik)?
Hallo,
Soweit ich es verstanden habe ist ein System beispielsweise eine heiße Kugel die in einem kalten Wasser, der Umgebung getaucht wird.
Die heiße Kugel gibt der Umgebung Energie ab.
1 Antwort
Was ist ein System in der Physik (ThermoDynamik)?
Das ist zunächst mal eine gute Frage, die den Kern der Thermodynamik betrifft.
Die klassische Physik wird traditionell in folgende Teilgebiete grob gegliedert:
- die Mechanik,
- die Wärmelehre oder Thermodynamik,
- die Elektrizitätslehre oder Elektrik,
- die Optik und
- die Atom- und Kernphysik.
Dabei unterscheidet sich die Thermodynamik prinzipiell in ihrer Methodik von den anderen Gebieten der Physik. Während in den anderen Gebieten grundsätzlich analytisch gedacht und vorgegangen wird, ist das bei der Thermodynamik völlig anders.
In der Thermodynamik wird anstatt analytischer Betrachtungen ein systemischer bzw. ganzheitlicher Ansatz gewählt. Diese andere Methodik verwirrt nicht selten die Anwender und macht die Thermodynamik für viele auch zum unbeliebtesten Gebiet innerhalb der Physik (m.E. völlig zu Unrecht).
In der Thermodynamik betrachtet man ausschließlich Systeme und wie sich diese verhalten. Was dabei als ein System betrachtet wird, ist frei wählbar und davon abängig, wie man die Systemgrenzen legt. Die kann man beliebig so legen, wie es dem Anwender am snnvollsten erscheint, um bestimmte Fragestellungen zu bearbeiten. Alles, was innerhalb des Systems im Einzelnen passiert, interessiert nicht. Das betrachtet man sozusagen als "Black Box". Das erleichtert die Arbeit oft beträchtlich. Man betrachtet lediglich, was an der Systemgrenze passiert, was also an Materie und Energie rein und rausgeht und welche Auswirkungen das auf das Gesamtsystem hat.
Soweit ich es verstanden habe ist ein System beispielsweise eine heiße Kugel die in einem kalten Wasser, der Umgebung getaucht wird.
Das hast du völlig richtig verstanden. In dieserm Fall ist es so, dass man eine Kugel als System betrachtet und die Systemgrenze offensichtlich so gelegt hat, dass sie mit der Kugeloberfläche übereinstimmt.
Ein Standardsystem, das ständig und immer wieder auftaucht, ist die sogenannte Umgebung. Dieses System hat eine ganz besondere Eigenschaft: man geht davon aus, dass die Umgebung so groß ist, dass sich Wechselwirkungen damit nicht auf dieses System auswirken. In deinem Fall wäre es so, dass die Kugel Wärme an die Umgebung abgibt. Die Kugel ändert dadurch ihre Temperatur, aber nicht die Umgebung. Es ist so viel Wasser da, dass die von der Kugel abgegebene Wärme zu keiner messbaren Temperaturänderung des Wassers führt.
Wenn man nur einen kleinen Wassertank hat, bei dem sich das Wasser durch die Kugel erwärmt, würde man nicht von einer Umgebung reden, sondern von einem zweiten System, z.B. einem "Wassertank". Dann wäre der Raum, in dem sich Kugel und Wassertank befinden, die Umgebung. Dessen Temperatur würde sich dann nicht ändern, bloß weil man die heiße Kugel in das kalte Wasser taucht.
