Zustandsgröße

Zustandsgröße

Eine Zustandsgröße eines thermodynamischen Systems beschreibt eine makroskopischen, quantisierbare Eigenschaft (Zustand) des Systems. Zustandsgrößen bleiben konstant, wenn ein System sich in Gleichgewicht befindet. Im Gegensatz zu Zustandsgröße stehen die mikroskopischen Größen wie zum Beispiel der Impuls der Teilchen, die das System bilden.

Beispielsweise sind Druck, Temperatur, Volumen, Anzahl der Gasteilchen, Entropie und die Gesamtenergie Zustandsgrößen eines Systems, die aus neutralen, dimensionslosen, masselosen Teilchen (ideales Gas) bestehen.

Gewöhnlich reicht es, einen Satz von Zustandsgrößen zu wählen, um ein System im Gleichgewicht vollständig zu beschreiben. Die anderen Zustandsgrößen können dann aus diesem Satz hergeleitet werden.

In dem System von oben reichen zum Beispiel die Zustandsgrößen Druck, Temperatur, Volumen und Teilchenzahl, um alle restliche Zustandsgrößen herzuleiten.

Man unterscheidet zwischen intensiven und extensiven Zustandsgrößen. Intensive Zustandsgrößen ändern sich nicht mit der Größe eines Systems. Extensive Zustandsgrößen sind abhängig von der Größe des Systems.

Druck und Temperatur zum Beispiel sind intensive Zustandsgrößen. Ein System, das doppelt so groß ist wie in unserem Beispielsystem, sich aber im gleichen Zustand befindet, hat den gleichen Druck und die gleiche Temperatur. Teilchenzahl und Volumen sind zum Beispiel extensive Zustandsgrößen. Sie sind im zweiten System doppelt so groß wie das Beispielsystem.