Zustandsänderung

Mit Zustandsänderung wird allgemein die Veränderung eines Systems von einem Zustand in einen anderen bezeichnet.

Zustandsänderung im Bereich der Biologie

In der Biologie finden sich solche Zustandsänderungen etwa in der Metamorphose oder im Sterben.

Zustandsänderung im Bereich der Physik

Die Physik beschäftigt sich wesentlich mit der Beschreibung und der Veränderung von Zuständen.

Begriff in der Mechanik

So beschreibt etwa die physikalische Größe der Beschleunigung die Änderung des Bewegungszustandes eines Körpers.

Begriff in der Thermodynamik

In der Thermodynamik ist ein Zustand ein Punkt im Zustandsraum eines betrachteten thermodynamischen Systems und wird durch die das betrachtete System charakterisierenden Zustandsgrößen definiert. Eine thermodynamische Zustandsänderung ist ein thermodynamischer Prozess, der das Überführen eines thermodynamischen Systems in einen anderen Zustand durch Veränderung des Wertes von zumindest einer der das System charakterisierenden Zustandsgrößen umfasst. Zustandsänderungen können ein thermodynamisches System aus einem Gleichgewichtszustand in einen Nichtgleichgewichtszustand überführen oder umgekehrt aus einem Nichtgleichgewichtszustand in einen Gleichgewichtszustand. Im Verlauf von Zustandsänderungen können thermodynamische Systeme Phasengrenzlinien überqueren und daher Phasenübergänge durchlaufen. Diese können beispielsweise mit der Änderung von Aggregatzuständen der im System vorhandenen Phasen einhergehen oder zu Phasenseparation führen.

Man unterscheidet folgende Spezialfälle von thermodynamischen Zustandsänderungen:

  1. Isobare Zustandsänderung (Druck konstant)
  2. Isochore Zustandsänderung (Volumen konstant)
  3. Isotherme Zustandsänderung (Temperatur konstant)
  4. Adiabatische Zustandsänderung (kein Austausch von Wärmeenergie)
  5. Isentrope Zustandsänderung (keine Änderung der Entropie des Gesamtsystems)
  6. Isenthalpe Zustandsänderung (keine Änderung der Enthalpie des Gesamtsystems)
  7. Polytrope Zustandsänderung[1][2]

Die Zustandsänderungen 1. bis 6. sind Spezialfälle von 7. Bei der polytropen Zustandsänderungen (Fall 7) kann der Exponent theoretisch jeden Wert zwischen und + annehmen.

Begriff in der Atom-, Kern- und Quantenphysik

In den mikrophysikalischen Spezialgebieten der Atom-, Kern- und Quantenphysik werden vor allem die Veränderung von Energiezuständen beschrieben.

Weblinks

  • Ideales Gas. Bernd Glück; (Thermodynamische Ableitung der Berechnungsformeln für reversible Zustandsänderungen des idealen Gases und kostenfreies Rechenprogramm (auch für Vergleichsprozesse)).

Einzelnachweise

  1. Klaus Stierstadt: Thermodynamik (= Springer-Lehrbuch). Springer, Berlin/Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-05097-8, S. 257, doi:10.1007/978-3-642-05098-5.
  2. Peter Stephan, Karlheinz Schaber, Karl Stephan, Franz Mayinger: Thermodynamik: Grundlagen und technische Anwendungen Band 1: Einstoffsysteme (= Springer-Lehrbuch). Springer Berlin Heidelberg, Berlin/ Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-30097-4, S. 122 ff., doi:10.1007/978-3-642-30098-1 (springer.com [abgerufen am 1. Februar 2021]).