Der erste Hauptsatz

Entscheidend ist, was die Grenze zwischen System und Umgebung passieren darf: Stoff, Energie oder nichts.

• Offenes System:Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung, z. B. ein offenes Becherglas.
• Geschlossenes System:nur Energieaustausch, kein Stoffaustausch, z. B. ein verschlossener Kolben.
• Isoliertes System:weder Stoff- noch Energieaustausch; im Labor nur näherungsweise erreichbar (Dewargefäß).
• Wärme \(Q\):Energie, die wegen eines Temperaturunterschieds übertragen wird.
• Arbeit \(W\):in der Chemie meist Volumenarbeit: Ein entstehendes Gas schiebt die Umgebung weg, \(W = -p\cdot\Delta V\).
• Vorzeichen:immer aus Sicht des Systems — zugeführt positiv, abgegeben negativ.

Sortiere die Vorgänge nach der Systemart: Karte antippen (oder mit Enter wählen) und dann ein Fach antippen — Ziehen geht auch, auf der Tastatur die Tasten 1, 2 und 3. „Prüfen“ zeigt dir danach für jede richtige Karte die Energiebilanz.

Halte fest: Welche Systemart vorliegt, hängt davon ab, wo du die Grenze ziehst — und \(U\) ändert sich nur um das, was als \(Q\) oder \(W\) über diese Grenze fließt.

Die innere Energie ändert sich genau um das, was als Wärme und Arbeit über die Grenze fließt.

• Erster Hauptsatz:\(\Delta U = Q + W\) für geschlossene Systeme.
• Isoliertes System:\(Q = 0\) und \(W = 0\), also \(\Delta U = 0\): Die innere Energie bleibt konstant.
• Gas entsteht:\(\Delta V > 0\), also \(W < 0\) — das System verrichtet Arbeit an der Umgebung.
• Gas wird verbraucht:\(\Delta V < 0\), also \(W > 0\) — die Umgebung verrichtet Arbeit am System.
• Starres Gefäß:\(\Delta V = 0\), also \(W = 0\) und \(\Delta U = Q\).
• Offenes System:Auch der ausgetauschte Stoff trägt Energie mit — die einfache Bilanz \(\Delta U = Q + W\) reicht dort nicht.