Was ist Thermodynamik?

Die Thermodynamik ist das Teilgebiet der Physik, das sich mit thermischen Phänomenen befasst, d.h. mit allen Vorgängen, die von der Temperatur oder von Temperaturänderungen beeinflusst werden. In der Thermodynamik spielt eine besondere Form der Energie, die wir als Wärme bezeichnen, eine zentrale Rolle. Deshalb findet man oft an Stelle von "Thermodynamik" auch die Bezeichnung Wärmelehre.

Die Thermodynamik ist insbesondere die Lehre von energetischen Vorgängen. Ihre Kernaussagen sind in den sogenannten Hauptsätzen formuliert: Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik sagt uns, dass es unmöglich ist, eine Maschine zu bauen, die Energie aus dem Nichts produziert, da die Gesamtenergie eins Systems immer erhalten bleibt. Die Suche nach dem "Perpetuum mobile", einer Maschine die aus dem "Nichts" Energie produziert, musste daher erfolglos bleiben. Die Energie wandelt sich lediglich von einer Energieform in eine andere um. Wie diese Energieumwandlung abläuft, ob in der Technik (Dampfmaschinen, Motoren, Heizungen, …) oder in der Natur (Klima auf der Erde, Transportvorgänge in Zellen, …), das beschreiben uns die Gesetze der Thermodynamik. Eine Einblick in diese Thematik bietet Ihnen die vorliegende SLE.

Die Thermodynamik zeigt uns auch, welche Vorgänge spontan und welche nur unter Energieaufwand ablaufen: Um die Suppe zu kochen, brauche ich Energie, aber auf dem Tisch kühlt die Suppe von ganz alleine ab. Wer den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstanden hat, weiß, warum Kraftwerke immer Abwärme erzeugen und warum es nie gelingen kann, thermische Energie vollständig in mechanische oder elektrische Energie umzuwandeln. Dieser Themenkomplex ist Gegenstand der SLE "Wärmekraftmaschinen" und wird in dieser Einführung daher nicht behandelt.