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Zustandsgröße


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Eine Zustandsgröße ist eine physikalische Größe die nur vom momentanen Zustand des betrachteten Systems abhängt und daher unabhängig ist vom auf dem dieser erreicht wurde ( siehe auch Zustandsänderung ). Sie beschreibt also eine Eigenschaft des in diesem Zustand. Beispielsweise ist die Menge in einem Glas eine Zustandsgröße.

Im Gegensatz hierzu stehen die wegabhängigen wie beispielsweise die Volumen arbeit oder die abgegebene Wärmemenge eines Prozessschrittes. Beispielsweise ist die Menge die im Laufe eines Abends aus dem getrunken wurde eine Prozessgröße.

Thermodynamik

In der Thermodynamik erfolgt die Beschreibung eines Systems mittels Zustandsgrößen Druck p (absolute) Temperatur T Volumen V und Teilchenzahl n . Zustandsgrößen bleiben konstant wenn sich ein im Gleichgewicht befindet.

Weiterhin lassen sich Zustandsgrößen in intensive und extensive Größen einteilen; intensive Zustandsgrössen sind von Größe des Systems unabhängig (Druck Temperatur) extensive größenabhängig (Teilchenzahl Volumen). Im Bierglas-Beispiel: Die Biermenge Glas ist eine extensive Größe da zwei die doppelte Menge Bier enthalten. Die Temperatur Bieres hingegen ist eine intensive Größe da Gläser Bier nicht doppelt so warm sind ein einzelnes.

Experimentelle Befunde zeigen daß die vier Größen nicht voneinander unabhängig geändert werden können. Zusammenhang zwischen den Zustandsgröße eines Systems beschreiben Zustandsgleichungen . Die meisten realen Systeme können nicht Zustandsgleichungen beschrieben werden da zwischen deren Zustandsgrößen mathematische Beziehung formuliert werden kann. Bei Gasen geringer Dichte hingegegen lässt sich ein solcher unter bestimmten Bedingungen (geringer Druck hohe Temperatur) beschreiben. Im einfachsten Fall erfolgt dies im des idealen Gases mit der Zustandsgleichung:

pV = nRT (mit R : allgemeine Gaskonstante (8 13145 J/mol·K))

Ein weiteres Beispiel für eine Zustandsgleichung die Van-der-Waals-Gleichung .

Zustandsfunktionen wie die innere Energie U ( thermodynamische Gesamtenergie) oder die Entropie S eines Systems sind allgemeinere thermodynamische Größen; sind nur abhängig von den jeweiligen Zustandsgrößen damit ebenfalls wegunabhängig.

Astrophysik

In der Astrophysik charakterisieren Zustandsgrößen u.a. Sterne indem beispielsweise ihre Oberflächentemperatur Schwerebeschleunigung an der Oberfläche Leuchtkraft Masse und Radius betrachtet werden.



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