Grundbegriffe und Definitionen der Thermodynamik

Zusammenfassung

Die Strömungslehre hat es mit der Mechanik fluider Medien zu tun, also mit der Bewegung von tropfbaren Flüssigkeiten (Wasser, Öl usw.) und von Gasen (Luft u. a.). Thermodynamische Gesichtspunkte haben beim Studium der Bewegung tropfbarer Flüssigkeiten allenfalls sekundäre Bedeutung, weil diese Flüssigkeiten praktisch inkompressibel sind. Dies ist der hauptsächliche Grund dafür, daß sich die folgenden Ausführungen auf die Thermodynamik der Gase beschränken. Ein zweiter Grund für diese Beschränkung besteht darin, daß die Thermodynamik der Gase einfacher darzustellen und zu verstehen ist als etwa die Thermodynamik von Festkörpern. Die Thermodynamik tropfbarer Flüssigkeiten unterscheidet sich übrigens im Prinzip nicht von derjenigen der Gase, so daß das Folgende eigentlich eine Einführung in die Thermodynamik der Fluide insgesamt ist. Doch ist es zweckmäßig und der Anschauung förderlich, wenn sich der Leser als Fluid stets ein Gas vorstellt, zumal alle späteren Anwendungen in diesem Buch Gase betreffen. Ausgangspunkt der Betrachtung ist eine bestimmte Menge Gas, die man sich in ein zylindrisches Gefäß mit reibungsfrei verschiebbarem Kolben eingeschlossen denkt (Abb. 1). Um den Kolben in einer bestimmten, durch die Koordinate x gekennzeichneten Lage zu halten, muß man eine Kraft F auf ihn ausüben, die dem von der anderen Seite her auf ihn wirkenden Gasdruck das Gleichgewicht hält. Das eingeschlossene Gas ist das System, das wir im folgenden studieren, alle andere Materie, einschließlich Gefäß und Kolben, rechnen wir zur Umgebung des Systems. Es ist — nicht nur in der Thermodynamik — äußerst wichtig, daß man sich stets darüber im klaren ist, was zum betrachteten System gehört und was zur Umgebung zu rechnen ist!