In diesem Artikel betrachten wir die verschiedenen Zustandsgrößen der Thermodynamik, welche die Eigenschaften eines Systems in einem Zustand beschreiben.
Inhaltsübersicht
Beschreibung von Stoffen durch intensive und extensive Zustandsgrößen
Zu Beginn kannst du dir gern noch mal unser Video zu Thermodynamischen Systemen anschauen, falls du dir nicht ganz sicher bist. In diesem haben wir gelernt, dass Reinstoffe aus nur einer Art von Atomen beziehungsweise Molekülen bestehen. Luft dagegen ist ein Gasgemisch aus Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und einigen anderen Gasen.
Um diese Stoffe jetzt beschreiben zu können, verwenden wir sogenannte Zustandsgrößen. Dabei unterscheidet man zwischen intensiven Zustandsgrößen wie zum Beispiel Druck und Temperatur oder extensiven Zustandsvariablen, wie Volumen, Entropie und Teilchenzahl.
Bei der Betrachtung von Materie können wir in Masse m und Stoffmenge n unterscheiden. Die Masse ist dir sicher bekannt und wird in Kilogramm angegeben. Die Stoffmenge kennst du vielleicht aus der Chemie und hat die Einheit Mol. Hier verwendet man die sogenannte Avogadrokonstante, diese gibt die Teilchenzahl pro Stoffmenge an. Dabei sind in einem Mol 6,022 x 1023 Atome, beziehungsweise Moleküle.
Berechnung der extensiven Zustandsgröße: Stoffmenge bzw. Masse
Das heißt, die Stoffmenge ist ein Maß für die Anzahl der Teilchen. Die Masse wird meist verwendet, wenn die Zusammensetzung konstant bleibt. Also wenn wir ein Glas Wasser betrachten und nichts dazu schütten. Sobald wir irgendetwas in das Wasser geben, bietet es sich mehr an die Stoffmenge zu verwenden. Auch wenn wir Reaktionen betrachten, verwenden wir die Stoffmenge. Zwischen Masse und Stoffmenge gibt es einen stoffspezifischen Zusammenhang: die sogenannte molare Masse oder auch Molmasse. Sie ist der Proportionalitätsfaktor zwischen der Masse und der Stoffmenge.
Diese gibt an, wie viel Kilogramm ein Kilomol eines bestimmen Stoffes wiegt. Das ist für jedes Element im Periodensystem angegeben. Um die Molmasse für ein Molekül zu bestimmen, addieren wir einfach die Molmassen der einzelnen Elemente.
Studyflix vernetzt: Hier ein Video aus einem anderen Bereich
Formel zur Berechnung des Volumens und der spezifischen Dichte
Das Volumen V kennst du sicher auch und wird in Kubikmeter angegeben. Oft betrachten wir aber das spezifische, beziehungsweise molare Volumen, je nachdem, ob wir die Masse oder die Stoffmenge betrachten wollen.
Das spezifische Volumen bildet dabei einfach den Kehrwert der Dichte 
Der Druck p kommt dir sicher auch bekannt vor und wird in Pascal angeben. Wahrscheinlich kennst du die Einheit Bar besser. Ein Bar entspricht dabei 105 Pascal.
Wir werden uns weitere Zustandsgrößen und Klassifizierung in anderen Artikeln anschauen. Aber jetzt hast du schonmal einen ersten Eindruck davon bekommen, was Zustandsgrößen überhaupt sind.
Thermodynamische Zustandsgrößen — häufigste Fragen
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Thermodynamische Zustandsgrößen — häufigste Fragen
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Was sind intensive Größen?Intensive Größen sind Zustandsgrößen, deren Wert nicht davon abhängt, wie viel Stoff oder wie groß das betrachtete System ist. Temperatur und Druck sind typische intensive Größen. Wird ein System in zwei gleich große Teile geteilt, haben beide Teile dieselbe Temperatur und denselben Druck wie vorher.
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Was ist der Unterschied zwischen intensiven und extensiven Größen?Der Unterschied zwischen intensiven und extensiven Größen ist, ob sich der Wert mit der Systemgröße mitändert. Intensive Größen wie Temperatur oder Druck bleiben gleich, wenn man mehr vom gleichen System betrachtet. Extensive Größen wie Masse, Volumen oder Teilchenzahl werden größer, wenn man das System vergrößert.
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Was ist der Unterschied zwischen Zustandsgrößen und Prozessgrößen?Zustandsgrößen sind Größen, die einen Zustand eines Systems eindeutig beschreiben und nur vom aktuellen Zustand abhängen. Prozessgrößen hängen dagegen davon ab, wie eine Zustandsänderung abläuft, also vom Weg zwischen zwei Zuständen. Typische Prozessgrößen sind Wärme und Arbeit.
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Warum wird die Molmasse manchmal in Kilogramm pro Kilomol und manchmal in Gramm pro Mol angegeben?Die Molmasse wird in
oder 
angegeben, weil beide Einheiten denselben Inhalt ausdrücken, aber zu unterschiedlichen Rechensystemen passen. In der Chemie rechnet man oft in Gramm und Mol, in der Thermodynamik häufig in Kilogramm und Kilomol. Zahlenwertlich gilt: 
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Thermodynamik verstehen
Thermodynamische Zustandsgrößen gehören zur Thermodynamik und beschreiben den Zustand von Gasen, Flüssigkeiten und festen Stoffen. Du vergleichst in diesem Themenfeld Größen wie Druck, Temperatur, Volumen und Masse und ordnest sie einem System zu. Dabei erkennst du, welche Größen von der Menge eines Stoffes abhängen und wie Größen über Formeln zusammenhängen. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.
