Was ist Temperatur?

  Vorangehende Seite Nächste Seite Für die Druckfunktion wird JavaScript benötigt!  

 

Kurzfassung

0000_kapitel_auf

Temperatur ist keine Mengengröße, die sich aus einer Einheit ableitet. Vielmehr entsteht sie aus einer Beziehung zwischen mindestens zwei Zustandsmengen. Für jede dieser Zustandsmengen bzw. für deren reale Repräsentanten muss eine Zustandsfunktion mit einer ganz bestimmten Eigenschaft formuliert sein: Immer dann, wenn zwei Repräsentanten dieser Zustandsmengen im thermischen Gleichgewicht stehen, haben deren „thermische Zustandsfunktionen“ denselben Größenwert.

0000_kapitel_auf

Diese durchaus praxisorientierte Festlegung rückt die Temperaturfunktion eines Systems in die Nähe seines thermischen Potential. Dieses zeigt das Verhältnis von Energie- und Entropie-Fluktuationen an, wenn alle anderen Mengen des Systems unveränderlich sind. Die beiden (zueinander energiekonjugierten) Größen thermisches Potential und Entropie bestimmen das „thermische Pensum“ eines Systems.

0000_kapitel_auf

Die physikalische Bedeutung des thermischen Potentials erweist sich im thermischen Gleichgewicht zweier Systeme: Nicht nur die Entropie-Fluktuationen, sondern auch die mit ihnen verbundenen Energie-Fluktuationen müssen sich aufheben, da sich anderenfalls trotz entropischen Fließgleichgewichtes ein energetisches Gefälle aufbauen würde. Aus diesem Grund müssen ihre thermischen Potentiale gleich sein. Folglich stellt jedes thermische Potential auch eine Temperaturfunktion dar.

0000_kapitel_auf

Der Umkehrschluss ist jedoch nicht ohne weiteres zulässig: Bei einer Temperaturfunktion kann es sich insbesondere nur dann um das thermische Potential des Systems handeln, wenn ihre Dimension Energie und Entropie ins Verhältnis setzt. Aus diesem Grund kann insbesondere die Temperaturfunktion des Idealen Gases kein thermisches Potential sein, denn ihre Dimension setzt mit „Joule/Mol“ Energie und Stoffmenge (und nicht Entropiemenge) ins Verhältnis und offenbart sich deshalb als chemisches Potential.

0000_kapitel_auf

Eine Temperaturfunktion, die auch als thermisches Potential in Frage kommt, ergibt sich aus dem Verhältnis von Lichtdruck und Photonendichte eines Lichtgases, da die Lichtmenge, die von einem Lichtgas repräsentiert wird, mit seiner Entropiemenge identisch ist.