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Zitat von »Torsionswinkel«

Der Nullte Hauptsatz der Thermodynamik besagt ja, dass alle Systeme, die sich mit einem gegebenen System im thermischen Gleichgewicht befinden, auch untereinander sich im thermischen Gleichgewicht befinden. Sie haben dieselbe Temperatur.

Ich verstehe nicht so ganz was der Sinn dieses Hauptsatzes sein soll, etwa die Temperatur zu definieren? Bzw. kann ich diesen Hauptsatz nicht mit den anderen drei zusammenordnen, dieser hier wirkt eher bedeutungsloser, aber vielleicht irre ich mich auch? Jedenfalls wollte ich versuchen nachzuvollziehen warum dieser Hauptsatz das "Fundament der Thermodynamik bildet".

Auch mir ist nicht klar, ob man hier das Gleichgewicht mit Hilfe der Temperatur zu definieren versucht oder umgekehrt die Temperatur mit Hilfe des Gleichgewichts. Richtig ist jedenfalls, dass man überhaupt nur dann von "der Temperatur eines Systems" sprechen kann, wenn sich das der gültigen Statistik entsprechende Verteilungsgleichgewicht eingestellt hat.Oder anders gesagt die Entropie bei Konstanz aller übrigen intensiven Variablen außer der Temperatur ein Maximum erreicht hat.

Im Übrigen ist mir der lehrbuchübliche Umgang mit dem Gleichgewichtsbegriff zu lax. Denn zur vollständigen Definition eines Gleichgewichts muss man die Variablen benennen, deren Austausch man als zugelassen annehmen will.

Wenn man z.B. zwei exakt gleiche Büretten mit Hilfe eines kleinen Schlauchs am Auslauf verbindet , die Hähne schließt und dann die Büretten unterschiedlich hoch mit Wasser befüllt, so herrscht dennoch Gleichgewicht, weil nämlich der Stoffaustausch ausgeschlossen ist. Ungleichgewicht herrscht erst nach öffnen der Hähne. Nach Ausgleich der Höhendifferenz herrscht wieder Gleichgewicht. Aber dies auch nur in Bezug auf den Stoffaustausch des Stoffes Wasser. In Bezug auf den Austausch von Wärme ( besser gesagt Entropie ) muss das nicht der Fall sein , weil die Temperaturen in beiden Büretten möglicher Weise nicht mehr gleich sind. Wobei die beiden Temperature selbst nicht einmal mehr definiert sind, weil sich innerhalb jeder Bürette das für das definiert Sein der Temperatur entscheidende Gleichgewicht noch nicht eingestellt hat, was ja streng genommen in endlicher Zeit auch gar nicht möglich ist...
Ich erspare es mir, die Betrachtung auf weitere Variable auszudehnen, hoffe aber zumindest im Ansatz veranschaulicht zu haben, dass das Definieren eines Zustandes eine diffizilere Angelegenheit ist, als es die häufig zu platt geratenen Formen von "fundamentalen Sätzen" zu vermitteln scheinen .


Gruß FKS

Unter dem vorgenannten Titel wurde der nachfolgende experimentelle Befund publiziert :

Wasserdampf von 100 °C wurde eingeleitet in diverse konzentrierte, wässrige Salzlösungen, die sich dabei auf Temperaturen über 120 °C erhitzten.

Was man nach Angabe der Autorin verbüffend fand, weil man nach allgemeiner Auffassung in einer Seminarveranstaltung eines Universitätsinstituts der Überzeugung war, dass der "Nullte Hauptsatz" verlange, dass sich Temperaturunterschiede spontan ausgleichen, Wärme also immer dem entsprechend im Temperaturgefälle nach unten fließen würde und der Gleichgewichtszustand durch gleiche Temperatur im ganzen System gekennzeichnet sein müsse.
So geschehen am " Fachbereich für Chemie und ihre Didaktik" einer deutschen Universität beim Vortrag der Autorin, die vorher über "Chemische Energetik" promoviert hatte mit einer Dissertation, die mit dem GMELIN - Preis ausgezeichnet wurde . Dass die Autorin nur kurze Zeit später und anscheinend ohne Habilitationsschrift eine Professur samt eigenem Lehrstuhl an einer anderen Universität bekommen hat , sei der Vollständigkeit halber auch noch erwähnt.

Als ich das Ganze gelesen hatte , war ich erst einmal so geplättet, dass es mir die Sprache verschlagen hat . Schließlich dokumentiert sich in der Publikation nicht nur ein erheblicher Unverstand wesentlicher Grundlagen der chemischen Thermodynamik, man musste auch Alltagsphänomene ignorieren, um den Unverstand richtig finden zu können.

Ich habe dann einen Leserbrief geschrieben. Was hätte ich da richtiger Weise vortragen können ?
Gruß FKS

Literatur : Melle, I. (1996). Die Erwärmung von Lösungen durch Wasserdampf - ein verblüffendes Experiment. Chemie konkret, 3, 134-135.