Diskussion:Wärme

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Dieser Artikel wurde ab Oktober 2013 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „Wärme“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

Missverständliche Formulierung

"Wärmezufuhr erhöht also (ebenso wie Arbeitsleistung) die Innere Energie". Hier müsste erklärt werden, wer hier Arbeit leistet: Leistet das System Arbeit (dehnt es z.B. einen Luftballon aus), kühlt es ab; wird auf Metall herumgehämmert, erwärmt es sich. --Dr.cueppers 15:52, 12. Sep 2006 (CEST)

Was eine Wärmezufuhr bewirkt kann man ja leider nicht pauschal sagen. Das muss im Artikel eigentlich klarer hervorgehoben werden bzw. an anderer Stelle. Wenn ich das Problem vereinfache (z.B. Vernachlässigung einiger Vorgänge, innerlich reversibel, ideales Gas usw.), dann kann man mit der Energieerhaltung gut arbeiten und einen "einfachen" Zusammenhang (also Wärmezufuhr bewirkt Ausdehnung Luftballon) finden, der dem realen Vorgang gut entspricht. Das bedeutet ja nicht, dass eine Wärmezufuhr grundsätzlich eine Temperaturänderung bewirkt oder umgekehrt, einer Temperaturänderung muss nicht eine Wärmeübertragung vorangehen. Der Vorgang muss also Modelliert werden, unabhängig von der (Definition der) Wärme.--Torben81 (Diskussion) 09:54, 17. Apr. 2013 (CEST)

Entropie

In der #Begriffsgeschichte fehlte jeglicher Hinweis auf Entropie, obwohl das ein wichtiger Aspekt der Wärme ist. Ich hab versucht, das nötige aus dem Artikel Entropie hier einzubauen.--jbn (Diskussion) 23:01, 23. Apr. 2015 (CEST)

Einleitung 4.0?

@Pyrrhocorax, ich finde Deine/unsere Einleitung ja schon recht gut, aber: Ich stelle mir vor, jemand versucht, die aktuelle Definition auf die allseits bekannte isobare Erwärmung von Gasen anzuwenden. Vermutlich vergeblich. Die durch c_p bestimmte Wärme ist doch sicher eine Wärme, sie wird aber nicht ohne Arbeitsleistung übertragen, im Widerspruch zu Die Wärmezufuhr hingegen lässt die äußeren Parameter unverändert. Ich fände es auch gut, die Übertragung als notwendiges Chrakteristikum von Wärme gleich anfangs zu betonen. Sonst hängt auch der Beginn des nächsten Absatzes (Damit unterscheidet sich der physikalische Fachbegriff „Wärme“ in seiner Bedeutung deutlich von der umgangssprachlichen Verwendung des Wortes.) etwas in der Luft bzw. kommt überfallartig. Daher nochmal von vorne:

---

[v 4.00] Die physikalische Größe Wärme ist Energie, die einem System zugeführt oder entzogen wird. Addiert man zur Wärme die Arbeit, die bei diesem Vorgang am System oder vom System geleistet wird, so erhält man nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik die Änderung des gesamten Energieinhalts des Systems (siehe Innere Energie). Entzogene Wärme und vom System geleistete Arbeit werden dabei negativ gezählt.

Wärme wird – wie alle Energien – im internationalen System der Maße und Gewichte in der Maßeinheit Joule angegeben und üblicherweise mit dem Formelzeichen $Q$ bezeichnet.

Dabei ist die Arbeit als der Anteil der an das System übertragenen Energie definiert, der mit einer Änderung seiner äußeren Parameter verbunden ist, z. B. mit der Verkleinerung des Volumens beim Zusammendrücken eines Gases. Wärmezufuhr, auch wenn bei dem Vorgang keine Arbeit geleistet wird, erhöht dagegen die Entropie des Systems. Dadurch verringert sich beispielsweise dessen Ordnungszustand, z. B. beim Schmelzen eines Eiswürfels.

Damit unterscheidet sich der physikalische Fachbegriff „Wärme“ deutlich von der umgangssprachlichen Verwendung des Wortes. In der Alltagssprache ist mit „Wärme“ oft jene Eigenschaft eines Körpers gemeint, die ihn „warm“ sein lässt, so dass er in der Tat Wärme abgeben kann. Diese Bedeutung ist für naturwissenschaftliche Zwecke zu unbestimmt. Sie wird näherungsweise am besten durch den physikalischen Begriff der thermischen Energie ausgedrückt. Man trifft den Wortbestandteil „Wärme“ auch aus historischen Gründen in zahlreichen technischen, chemischen und physikalischen Fachausdrücken an (z. B. Wärmekapazität, Wärmeinhalt etc.), die sich nicht immer genau auf die hier beschriebene Größe beziehen.

(Der folgende Absatz müsste wegen Redundanz noch überarbeitet werden.) --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:12, 16. Jun. 2019 (CEST)

Die physikalische Größe Wärme ist ein Teil der Energie, die einem System zugeführt oder entzogen wird. --Sonst denkt noch jemand, es wäre die gesamte Energie.

[...]

Wird bei dem Vorgang keine Wärme übertragen, bleibt die Entropie des Systems konstant. --Das ist leider falsch. Man denke nur an plastische Verformung oder Reibung.

Ansonsten finde ich es fürs erste gut. --Pyrrhocorax (Diskussion) 23:47, 16. Jun. 2019 (CEST)

@1: Statt "Teil der Energie" würde ich "Form der Energie" bevorzugen, aber das stieß auch schon auf Widerspruch. "Teil der" klingt nämlich auch schief, so, als ob es nie die ganze übertragene Energie sein könnte. @2: Oh ja, da bin ich gestolpert. Gar nicht so leicht, die Arbeisleistung mit und ohne Entropieerhöhung voneinander zu scheiden, ohne das Wort "reversibel" o.ä. Fällt Dir was ein? --Bleckneuhaus (Diskussion) 14:46, 17. Jun. 2019 (CEST)

So, der nächste Versuch (ich greife begeistert Dein Layout auf) :

---

[v 4.01]

Die physikalischen Größen Wärme und Arbeit sind die Formen der Energie, die einem System zugeführt oder entzogen werden können. Addiert ergeben sie nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik die Änderung des gesamten Energieinhalts des Systems (siehe Innere Energie). Zugeführte Wärme und am System geleistete Arbeit werden dabei positiv gezählt, entzogene Wärme und vom System geleistete Arbeit negativ.

Wärme wird – wie alle Energien – im internationalen System der Maße und Gewichte in der Maßeinheit Joule angegeben und üblicherweise mit dem Formelzeichen $Q$ bezeichnet.

Dabei ist die Arbeit als der Anteil der an das System übertragenen Energie definiert, der mit einer Änderung seiner äußeren Parameter verbunden ist, z. B. mit der Verkleinerung des Volumens beim Zusammendrücken eines Gases. Wärmezufuhr, auch wenn bei dem Vorgang keine Arbeit geleistet wird, erhöht dagegen die Entropie des Systems. Dadurch verringert sich beispielsweise dessen innerer Ordnungszustand, z. B. beim Schmelzen eines Eiswürfels.

Dass der physikalische Fachbegriff „Wärme“ sich ausschließlich auf Prozesse bezieht, an dem mindestens zwei Systeme beteiligt sind müssen, unterscheidet ihn deutlich von der umgangssprachlichen Verwendung des Wortes. In der Alltagssprache ist mit „Wärme“ oft jener Zustand eines Körpers gemeint, in dem er „warm“ ist, so dass er in der Tat Wärme abgeben kann. Diese Bedeutung ist für naturwissenschaftliche Zwecke zu unbestimmt. Sie wird näherungsweise am besten durch den physikalischen Begriff der thermischen Energie ausgedrückt. Man trifft den Wortbestandteil „Wärme“ auch aus historischen Gründen in zahlreichen technischen, chemischen und physikalischen Fachausdrücken an (z. B. Reibungswärme, Wärmekapazität, Wärmeinhalt etc.), die sich in etwa, aber nicht immer ganz genau auf die hier beschriebene Größe beziehen.

(Der folgende Absatz müsste wegen Redundanz noch überarbeitet werden.)

Hm. Ich halte diese Version nicht unbedingt für eine Verbesserung der gegenwärtigen Einleitung. Ich finde, dass es in der WP guter Brauch ist, dass mit dem ersten Satz möglichst knapp erklärt wird, was das Lemma ist. Dein erster Satz enthält erstens implizite Aussagen und versucht zweitens gleich zwei Begriffe auf einmal zu erklären. Außerdem bin ich weiterhin nicht dafür, die Wärme als eine Energieform zu bezeichnen. Energieformen sind nach meinem Gefühl immer mit Zustandsgrößen verbunden, denn in dem Wortteil "Form" steckt drin, dass es eine gewisse Energiemenge zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Gestalt annimmt. Eine Prozessgröße existiert aber nie in dieser Art: Wenn ein System A die Wärme Q an das System B abgibt, und zwar in der Zeit Δt, so ist die Gesamtenergie zu jedem Zeitpunkt t die Summe aus U_A(t) und U_B(t). Es gab zu keinem Zeitpunkt die Energiemenge Q, die eine bestimmte "Form" hatte. Im weiteren Teil darunter steckt mir zu viel Interpretation und "Werbung" für den physikalischen Begriff drin. Versuchen wir es mal andersrum: Was stört Dich denn an der Einleitung, wie sie im Moment dasteht? --Pyrrhocorax (Diskussion) 17:07, 18. Jun. 2019 (CEST)

Ich verstehe "Form der Energie" eher als "Art der Energie" und habe deshalb Dein Problem nicht gehabt. Und was mich eigentlich noch gestört hat, war so etwas wie "Wärme wird ohne Arbeit übertragen" (siehe meinen ersten Satz oben) - aber das steht zu meinem Erstaunen ja gar nicht mehr so drin. Gut, dass Du mich da ausgebremst hast. Was ich aber jetzt noch gerne hätte, wäre eine deutlichere (schonungslosere) Formulierung dafür, dass Wärme einfach der ganze Rest von \Delta U ist, eben alles außer Arbeit (Born folgend). Ich lass alles ein bisschen liegen und probier es mit Abstand dann nochmal. --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:51, 18. Jun. 2019 (CEST)

Zu Deinem letzten Punkt. Das ließe sich problemlos in den aktuell dritten Abschnitt der Einleitung einbauen, etwa so:

Wärme ist gemäß der physikalischen Definition keine Zustandsgröße eines einzigen Systems, sondern tritt ausschließlich während eines Prozesses auf, bei dem mehrere Systeme beteiligt sind und ihre Zustände ändern. Für jedes System, das von einem Zustand in einen anderen übergeht, ist nach dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik die Änderung seiner Inneren Energie gleich der Summe aus zugeführter Wärme und am System geleisteter Arbeit.  Umgekehrt ist die übergebene Wärme genau die Änderung der Inneren Energie abzüglich der an dem System verrichteten Arbeit.Dabei ist die Größe, um die sich die Innere Energie ändert, allein durch Anfangs- und Endzustand festgelegt und unabhängig vom jeweiligen Prozessablauf. Nur die Aufteilung auf Wärme und Arbeit kann je nach Prozess verschieden sein. Sind nur zwei Systeme am Prozess beteiligt, dann gelten für beide dieselben Werte von Wärme, Arbeit und Änderung der inneren Energie, nur mit umgekehrten Vorzeichen.

Oder noch radikaler:

Wärme ist gemäß der physikalischen Definition keine Zustandsgröße eines einzigen Systems, sondern tritt ausschließlich während eines Prozesses auf, bei dem mehrere Systeme beteiligt sind und ihre Zustände ändern. Für jedes System, das von einem Zustand in einen anderen übergeht, ist nach dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik die Änderung seiner Inneren Energie gleich der Summe aus zugeführter Wärme und am System geleisteter Arbeit. Dabei ist die Größe, um die sich die Innere Energie eines Systems ändert $\Delta U$, allein durch Anfangs- und Endzustand festgelegt und unabhängig vom jeweiligen Prozessablauf. Nur die Aufteilung auf Wärme und Arbeit kann je nach Prozess verschieden sein. Kennt man die Arbeit, die an dem System verrichtet wird, so wird nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik die gesamte übrige Änderung der Inneren Energie durch Wärmeübertragung bewirkt: $Q=\Delta U-W$.(An dieser Stelle geeignete Anmerkung.) Sind nur zwei Systeme am Prozess beteiligt, dann gelten für beide dieselben Werte von Wärme, Arbeit und Änderung der inneren Energie, nur mit umgekehrten Vorzeichen.

--Pyrrhocorax (Diskussion) 20:26, 18. Jun. 2019 (CEST)

Ja, so hatte ich mir das gedacht (eher die obere Version). OK! --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:41, 18. Jun. 2019 (CEST)

Nach Deiner letzten Edit lautet der Anfang des Artikels:

Die physikalische Größe Wärme ist die Energie, die einem thermodynamischen System zugeführt wird und dort gemeinsam mit der am System geleisteten Arbeit eine Erhöhung der Inneren Energie bewirkt. Dies wird durch den ersten Hauptsatz der Thermodynamik ausgedrückt.

Okay, wir sind wohl unterschiedlicher Ansicht, was im ersten Satz gesagt werden sollte. Inhaltlich sehe ich aber keinen Dissens zwischen uns. Von daher würde ich diese Frage mal als "Geschmackssache" abtun. Aber auch wenn wir auf der Basis Deiner Idee weiterarbeiten, finde ich das noch nicht perfekt. Die Wärme ist nicht die Energie, die dem System zugefügt wird. "die" ist falsch, weil ein erheblicher Teil der Energie eben nicht Wärme sonder Arbeit ist. "zugefügt" ist falsch, weil sie ja auch abgegeben werden kann. Gegenvorschlag:

Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Der andere Teil ist die physikalische Arbeit. Beide zusammen bewirken nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik eine Änderung der Inneren Energie des Systems. 

Gruß, --Pyrrhocorax (Diskussion) 21:43, 20. Jun. 2019 (CEST)

Voll einverstanden. Beide Mängel muss ich einräumen, und Dein Text scheint mir das alles richtig zu sagen. --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:33, 20. Jun. 2019 (CEST)

Einleitung 4.1?

Nach der schon lehrreichen Diskussion auf Arbeit (Physik) möchte ich hier an die bisherige Definition die alternative anfügen:

 Wärme kann auch grundständig dadurch definiert werden, dass sie beim Energieübertrag zwischen zwei Systemen den Energieanteil beschreibt, der aufgrund unterschiedlicher Temperaturen fließt.

(Weiß jemand einen guten Beleg?) --Bleckneuhaus (Diskussion) 16:03, 3. Mai 2021 (CEST)

Wenn mich nicht alles täuscht, hast du dich oben vertippt? Ich habe deinen Beitrag abgeändert. Kein Einstein (Diskussion) 16:37, 3. Mai 2021 (CEST) Tausend dank! C'&P' error. --Bleckneuhaus (Diskussion) 16:58, 3. Mai 2021 (CEST)

Diese Def ist grundständig, lt. Stierstadt S. 19. --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:29, 3. Mai 2021 (CEST)

Grundständig zumindest für Prozesse nahe dem Gleichgewicht. Welcher Anteil der Sonnenstrahlung ist Wärme? --Rainald62 (Diskussion) 15:45, 23. Dez. 2021 (CET)

Gute Frage. Ich sehe das (noch?) so, dass ankommende Sonnenstrahlen eine spektrale Verteilung haben wie Wärmestrahlung bei 6600K, aber eine Energiedichte wie Wärmestrahlung bei ca 400K (Überschlagsrechnung mit U~T^4/R^2). Also fern des Gleichgewichts. Welche Entropie damit transportiert wird, mögen die Bose-Einstein-Statistiker ausrechnen. - Den Hinweis auf die Bedingung "nahe dem Gleichgewicht" sollte man wohl aufnehmen. Vielleicht ist der Stierstadt-Text ("Von einem Energietransport in Form von Wärme spricht man dann, wenn zwischen zwei Körpern eine Temperaturdifferenz herrscht, und wenn ihr Energieinhalt sich demzufolge im Lauf der Zeit verändert.!") hier doch überstrapaziert worden. --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:57, 23. Dez. 2021 (CET)

Wieso haben wir noch nicht maximale Entropie erreicht?

Wir leben in einem Universum mit geordneten Strukturen: Galaxien, Sterne, Planeten, Menschen und Papageien! Woher kommt diese Ordnung? Rein logisch müsste das Universum mit einem Zustand niedrigster Entropie gestartet sein. War also der Urknall ein Zustand geringster Entropie???--Astra66 (Diskussion) 09:50, 17. Jun. 2020 (CEST)

"Arbeitsdicht"?

@Pyrrhocorax: Gibt es - außer dem Buch von Stadelmayer [1] - einen Beleg für dieses nie gehörte Wort? --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:44, 20. Mai 2021 (CEST)

Es gibt einige Treffer in Büchern. Diese scheinen aus der technischen Mechanik zu kommen und thematisieren selbst teilweise, dass es kein etablierter Begriff ist, siehe Gerd Thieleke: Thermodynamik für Ingenieure: ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Studium ; mit 57 Tabellen. Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-8348-0418-1, S. 10. Kein Einstein (Diskussion) 22:21, 20. Mai 2021 (CEST)

Huch, ... wieso werde jetzt ausgerechnet ich zu diesem Begriff angesprochen? Falls ich ihn mal verwendet habe: Ich habe ihn aus dieser Grafik übernommen. Da er so selbsterklärend ist, habe ich nicht darüber nachgedacht, ob es nun ein stehender Fachterminus ist oder nicht. In der Quelle von Kein Einstein wird dasselbe als rigid bezeichnet. --Pyrrhocorax (Diskussion) 13:09, 21. Mai 2021 (CEST)

Tja, Du hast ihn eingefügt, wie mir WikiBlame verraten hat: hier --Bleckneuhaus (Diskussion) 13:19, 21. Mai 2021 (CEST)

Das ist ja schon fast zwei Jahre her! Was geht mich mein (saudummes) Geschwätz von gestern an ;-) Nein, passt schon. Meine "Quelle" habe ich Dir ja schon genannt.--Pyrrhocorax (Diskussion) 14:38, 21. Mai 2021 (CEST)

Wärme keine Energieform?

Im Abschnitt Entwicklung des Wärmebegriffs heißt es: Der Wärme entspricht dabei [d. h. bei der Wärmeleitung] keine besondere Energieform, sondern die Eigenschaft, Entropie zu transportieren. Dieser Satz ruft bei mir eine mehrfache Ratlosigkeit hervor. Wahr ist nach meinem physikalischen Grundwissen: (1.) Wärme ist eine Energieform, $\delta Q=T\,\mathrm {d} S\,$; (2.) Wärmeleitung ist Entropietransport (mit Entropieerzeugung). Der erste Teil des zitierten Satzes wäre demnach eher falsch, der zweite eher trivial. Es kommt aber darauf an, was mit entsprechen gemeint ist, wie sich besondere von gewöhnlichen Energieformen unterscheiden, und was es im zweiten Satzteil bedeutet, dass der Wärme eine Eigenschaft entspricht. Ob der Satz nun richtig oder falsch ist, auf jeden Fall ist er so unpräzise, dass er beim Leser nicht zum Verständnis beitragen kann. Thematisch passt er zum vorherigen Absatz, nicht aber zum Absatz, den er einleitet. Als Schlusssatz des vorherigen Absatzes taugt er m. E. aber auch nicht. Fazit: Ich würde den Satz einfach ganz streichen. -- Peter Buch 18:26, 22. Dez. 2021 (CET)

Den Satz habe ich hoffentlich etwas klarer hingekriegt, aber Du fragst weiter (auf meiner Disk-Seite) "Ist Wärme eine Energieform? Ja? Nein? Oder sind sich die Experten uneins? Oder ist die Frage falsch gestellt? ". Meine Antwort: von allem etwas. Vor allem ist Form in Energie"form" ein unklarer Begriff. Wärme ist immer Energie, sei sie von der elektromagnetischen oder kinetischen Art (im Alltag meistens) oder von sonstwelchen (analogen) Energiearten. Aber inbezug auf solche Formen/Arten wie die genannten ist Wärme keine andersartige weitere Energieform, sondern eher die Form, in der die betreffende Energiemenge verpackt ist - nämlich in maximaler Unordnung verteilt auf eine riesige Anzahl von Freiheitsgraden (um nicht zu sagen Teilchen).--Bleckneuhaus (Diskussion) 11:41, 23. Dez. 2021 (CET)

Eigentlich sollte man nur bei der Zustandsgröße Energie von einer Energieform sprechen. Bei d n Prozessgrößen ist das nicht so leicht möglich, vor allem nicht eindeutig. Strahlung ist ein elektromagnetisches Phänomen, Konvektion ein mechanisches. Beides ist Wärme, aber niemand würde behaupten, dass beide Energie derselben Form wäre.--Pyrrhocorax (Diskussion) 15:20, 23. Dez. 2021 (CET)

Treffendes Argument. Ein ähnliches: Strahlung kann überwiegend Wärme transportieren oder überwiegend Arbeit leisten (Bsp. Pumplaser). --Rainald62 (Diskussion) 15:59, 24. Dez. 2021 (CET)

Danke für Deine Erläuterungen, Bleckneuhaus ; hier gehört die Diskussion hin. Grundsätzlich finde ich es etwas unglücklich, während einer aktuellen Diskussion über eine Textstelle ebendiese Textstelle zu editieren, weil es Verwirrung in der Diskussion hervorrufen kann. Änderungen sollten besser erst ausdiskutiert werden. Aus diesem formalen Grund habe ich den Edit vorerst revertiert. Wir diskutieren hier also über die bisherige Fassung

Der Wärme entspricht dabei keine besondere Energieform, sondern die Eigenschaft, Entropie zu transportieren.

und den Vorschlag von Bleckneuhaus

Die Wärme ist dabei nicht durch eine bestimmte Art der übertragenen Energie charakterisiert, sondern durch die Eigenschaft, Entropie zu transportieren. 

Ich sehe durch die Neuformulierung meine Kritik noch in keinem Punkt ausgeräumt, will mich aber gern vom Gegenteil überzeugen lassen. -- Peter Buch 07:54, 24. Dez. 2021 (CET)

Ich kann die Bedenken verstehen, Wärme als Energieform (oder als eine Art Energie) zu bezeichnen. Aber Wikipedia soll den Gebrauch draußen in der Welt wiedergeben. Und Wärme wird im Alltag oft synonym zu thermischer Energie gebraucht, siehe etwa die Bildbeschreibungen in diesem Abschnitt Energieformen.... Und wie Bleckneuhaus sagte, Energieform ist im Alltag und auch in der Literatur nicht wirklich gut definiert.

Auch denke ich, Wärme als Entropietransport zu bezeichnen, verbessert nicht wirklich das Verständnis, sondern es verschleiert eher. Die Entropie repräsentiert nach heutigen Verständnis letztlich die Anzahl der erlaubten Mikrozustände eines Systems bei konstanten anderen Makro-Observablen. Wie kann man so etwas von einem System zu einem anderen System transportieren, frage ich Euch? Obwohl ich weiß, dass in der Literatur der Begriff Entropietransport leider benutzt wird. Hier wird die Metapher einer Stoffmenge für eine Angabe über eine Wahrscheinlichkeitsverteilungen benutzt, ich finde das ziemlich irritierend! ArchibaldWagner (Diskussion) 09:06, 24. Dez. 2021 (CET)

eingeschobener Nachtrag: statt "... sondern durch die Eigenschaft, Entropie zu transportieren." würde ich daher "... sondern durch die Eigenschaft, die Entropie des Systems, welchem die Energie zugeführt wird, zu erhöhen." vorziehen. ArchibaldWagner (Diskussion) 11:38, 24. Dez. 2021 (CET)

Warum hast du mit dem Transport von Energie weniger Bauchschmerzen? --Rainald62 (Diskussion) 16:08, 24. Dez. 2021 (CET)

Hallo @Rainald62:! Für die Energie gilt ein strenger Erhaltungssatz bzw. es gibt dazu eine Kontinuitätsgleichung. Daher passt die Transport-Metapher: eine Menge von A nach B zu transportieren. Für die Entropie gilt das nicht, bei der Wärmeleitung nimmt die "transportierte (Entropie-)Menge" auf dem Transportweg zu, bzw. die beim Empfänger abgelieferte Menge ist im Normalfall (oft viel) größer als das was dem Transportmedium an der Quelle übertragen wurde. Diese magische Zunahme eines Transportgutes auf dem Transportweg widerstrebt deutlich meinem Bild von einem Transport! Ich habe auch noch einmal etwas in der mir verfügbaren Literatur nachgesehen. Dort fand ich den Begriff Entropietransport nur bei im Baehr. Bei anderen fand ich Entropieübertrag was m.E. eher akzeptal ist. ArchibaldWagner (Diskussion) 13:17, 28. Dez. 2021 (CET)

Wenn wir hier weiterkommen wollen, müssen wir uns auf einige in sich konsistente Referenzwerke einigen und zusätzlich die Leser immer darauf hinweisen, dass die Begriffe auch hier und da anders benutzt werden. Frage: geht das überhaupt bei Wikipedia bei den teils sehr unterschiedlichen Lehrwerken zur Thermodynamik? ArchibaldWagner (Diskussion) 09:06, 24. Dez. 2021 (CET)

@Peter Buch: Ich verstehe nicht, warum du die alte, von dir kritisierte Fassung per Revert erneut hergestellt hast. Als Grundlage für weitere Diskussionen ist sie die bessere Basis. Selbst wenn sie nicht besser wäre als die alte Fassung, wäre ein Revert unlogisch - weiterentwicklung erfolgt in der Regel nicht nur in der kritisierenden Diskussion, sondern im Vorschlag einer neuen Version. Kein Einstein (Diskussion) 10:33, 24. Dez. 2021 (CET)

Ich glaubte, meinen Revert begründet zu haben, siehe oben. Aber ich will es gern etwas ausführlicher tun. Ausgangspunkt von allem hier war, dass ich eine Textstelle im Artikel schlecht fand. Ich hätte sie einfach editieren können. Aber aus Respekt vor mutmaßlich existierenden anderen Meinungen habe ich stattdessen eine Diskussion dazu eröffnet. Gemeinsames Ziel der Diskutierenden ist es, einen mehrheitlichen oder besser noch einstimmigen Konsens darüber zu finden, wie die Textstelle künftig aussehen soll. Am Ende (!) wird die Textstelle dann geändert, wenn - und in dem Maße, wie - der Konsens das vorsieht. Artikel-Edits während der Diskussion hingegen können verwirrend sein, insbesondere für Diskutanten, die später hinzustoßen. - Hier war es nun so, dass ein Edit stattfand, bevor überhaupt eine zweite Meinung geäußert wurde. Das rechtfertigt imho einen Revert aus formalen Gründen, wie ich es versucht habe darzulegen. Trotzdem ist ein solcher "Schnellschuss-Edit" diskussionswürdig, deshalb habe ich ihn dann selbst in die Diskussion eingebracht. - Vorstehendes musste ich mir einmal von der Seele schreiben, von mir aus kann diese retrospektive Meta-Diskussion abgeschlossen werden. Weiter unten will ich etwas zur inhaltlichen Diskussion beitragen, an den aktuellen Stand anknüpfend. Frohe Weihnachten allen! -- Peter Buch 08:51, 26. Dez. 2021 (CET)

Wir sollten uns lieber nicht an der völlig unlösbaren Aufgabe verbeißen, die Definition von Form zu (er-)finden, zu der Peter Buch uns hier drängen will. Um das zu illustrieren: Gehören Tabletten zu den "Formen von Medizin"? Ja oder nein! Mehr Beispiele lassen sich beliebig leicht finden. Und zum Entropie-Transport: dies Wort schließt die richtige Vorstellung ein, dass im Ursprungssystem nicht nur die Energie abnimmt, sondern auch die Entropie. Das finde ich daran gut. Frohe Weihnachten! Danke fürs Wiederherstellen an [[Benutzer:Kein Einstein|Kein Einstein]. Von den Diskussionsteilnehmer*innen hier kann wohl vorausgesetzt werden, dass sie sich problemlos zurechtfinden. --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:59, 24. Dez. 2021 (CET)

Selbstverständlich will ich nichts erfinden. Du hast in Deinem Edit den Begriff Energieform ersetzt, dabei aber selbst auf die Definition von Energieform verlinkt, Bleckneuhaus. Mit so einem Kunstgriff kommen wir also nicht um die Frage herum, ob Wärme eine Energieform (im Sinne der Definition in der WP) ist. Zu einer Definition muss ich uns nicht drängen, wir haben sie:

Energie kann in einem System auf unterschiedliche Weise enthalten sein. Diese Möglichkeiten werden Energieformen genannt.

Wärme, die im hiesigen Artikel wie allgemein üblich als Wärmeenergie verstanden wird, wird in den der dortigen Definition nicht als ein Beispiel einer Energieform aufgezählt, erfüllt imho aber das Definitionskriterium. Wärme ist eine Energieform. Das bedeutet aber nicht, dass das im Artikel Wärme explizit gesagt werden muss. Tatsächlich halte ich die Definition von Wärme, wie sie in der Einleitung des Artikels gegeben wird, für völlig korrekt und ausreichend. Meine Kritik an der Textstelle im Abschnitt Entwicklung des Wärmebegriffs betrifft andere Punkte, dazu später mehr. -- Peter Buch 09:29, 26. Dez. 2021 (CET)

Da muss ich Peter Buch in drei Punkten widersprechen: 1. Mit dem Ändern einer schlechten Formulierung sollten wir nicht bis zum Abschluss einer Disk warten müssen, denn das kann dauern und dauern und dauern. 2. Den link auf Definition von Energieform in meinem edit habe ich gesetzt, weil die dort gegebenen Beispiele gut zeigen, was damit genauer gemeint ist. 3. Wärme fällt nicht unter die Def Energie kann in einem System auf unterschiedliche Weise enthalten sein., denn man kann nicht angeben, wieviel denn drin enthalten sein soll. Je nach Prozess hat man eine genau bestimmte Wärme zu- und/oder abgeführt, aber die Bilanz ist ohne Bezug zu bestimmten Prozessen nicht zu ziehen, ist also keine Systemeigenschaft. (Konkretes Beispiel: Wir kennen die Wärmebilanz das Carnotprozesses, aber ist im Anfangszustand eines Carnotprozesses im Arbeitsmedium etwa dieselbe Wärme enthalten wie nach Durchlaufen desselben?). Und : Hättest Du einen Formulierungsvorschlag? --Bleckneuhaus (Diskussion) 12:14, 26. Dez. 2021 (CET)

Zu 1.: Du hast recht, Bleckneuhaus, zu langes Abwarten bei einem Edit ist schlecht. Zu schnelles Editieren löst bei mir aber auch Befürchtungen aus, weil ich (vermutlich ohne Grund) die Gefahr eines Editwars sehe. Wie bei so vielem, kommt es auf das rechte Maß an. Im Übrigen bin ich leidenschaftslos und friedlich gestimmt. Zu 2.: Den Link auf die Definition von Energieform begrüße ich ausdrücklich. Ich verstehe bloß nicht, warum Du im gleichen Schritt den definierten Begriff durch die undefinierte Art der übertragenen Energie ersetzt hast. Zu 3.: Danke für Deine Erläuterungen, ich denke, sie treffen den Kern dessen, worüber wir einen Konsens finden müssen. Wie ich es verstehe, geht es um die saubere Unterscheidung zwischen Zustands- und Prozessgrößen (Deine Systemeigenschaft sehe ich als Synonym zu einer Zustandsgröße, ja?). Du weist darauf hin, dass (in anderen Worten) Wärme eine Prozessgröße ist; darin stimme ich Dir zu, das steht im Einklang mit dem gesamten Artikel Wärme und wird auch in den Artikeln Zustandsgröße und Prozessgröße explizit gesagt. Damit fällt Wärme nicht unter die zitierte Definition von Energieform, wie Du richtig bemerkst, und wie ich es jetzt auch sehe. Meine gegenteilige Behauptung widerrufe ich. Allerdings: Ich bin zu der Einsicht gelangt, dass die Definition von Energieform falsch ist. Das wiederum sollte nicht hier diskutiert werden. Für hier sieht mein Vorschlag anders aus, siehe nachfolgenden Beitrag. -- Peter Buch 15:47, 26. Dez. 2021 (CET)

Zurück zur Hauptebene dieser Diskussion. Meine Kritikpunkte am aktuellen Satz sind:

• Mit dem Wort dabei wird auf die zuvor erwähnte Wärmeleitung Bezug genommen. Die Aussage des Satzes soll also für den Fall der Wärmeleitung gelten. Der aufmerksame Leser fragt sich spontan, was ansonsten gilt. Ist in anderen Fällen Wärme vielleicht doch durch bestimmte Arten der übertragenen Energie charakterisiert?
• Und überhaupt: Bei der Wärmeleitung wird zweifellos Energie übertragen. Wenn diese Energie, wie behauptet, nicht von einer bestimmten Art ist, aber im Falle bloßer Wärmeleitung auch keine irgendwie geartete Arbeit (wie bei der Wärme-Definition in der Einleitung ausgeführt), was für eine ominöse Art von Energie sollte das sein? Ich wüsste es nicht. Diese Kritik gilt unabhängig davon, dass ich eine teilweise abweichende Auffassung von den verwendeten Begrifflichkeiten habe. Ich kritisiere aus der Sicht eines neutralen Lesers, der etwas verstehen will. Meine Auffassung an dieser Stelle deshalb nur nachrichtlich: Bei der Wärmeleitung wird Wärme übertragen; Wärme ist (nicht nur dabei, sondern stets) eine Erscheinungsform oder -art von übertragener Energie, was ich als Energieform bezeichne.
• Der zweite Teil des Satzes lautet, alleinstehend formuliert: Bei der Wärmeleitung ist die Wärme durch die Eigenschaft charakterisiert, Entropie zu transportieren. (Haarspalter könnten noch über die Rolle des Worts sondern diskutieren.) Dabei sind Leitung und Transport Synonyme, Wärme und Entropie nicht. Allerdings wurde im Artikel bereits erwähnt, dass die Übertragung von Wärme mit der Änderung der Entropie einhergeht. Nähere Ausführungen dazu gehören imho aber eher in die Artikel Wärmeleitung und Entropie. Damit ist der zweite Teil des Satzes irgendetwas zwischen trivial und überflüssig.
• Mit dem Wort dabei schließt der Satz an die Wärmeleitung an, die zuvor - am Ende des vorangehenden Absatzes - angesprochen wird. Außerdem wird das Thema Wärmeleitung nach dem Satz nicht weiterverfolgt. Der Satz gehört demnach eher an das Ende des vorangehenden Absatzes. Dort wird Wärmeleitung aber auch nur als ein Beispiel für Entropieerzeugung kurz erwähnt. Weitere Ausführungen zur Wärmeleitung, wie sie der kritisierte Satz ansatzweise bietet, halte ich an dieser Stelle für nicht zwingend erforderlich, zumal es den eigenen Artikel dazu gibt.

Als Lösung schlage ich vor: Als Beispiel für Entropieerzeugung wird nicht die Wärmeleitung, sondern das weiter oben bereits erwähnte Kanonenrohrbohren angeführt. Das ist das bessere Beispiel, weil hier die Entropieerzeugung der Haupteffekt ist; bei der Wärmeleitung geschieht sie nur en passant beim Entropietransport. Der kritisierte Satz entfällt ganz, weil hier nicht mehr thematisch relevant; seine Inhalte sind an anderer Stelle besser beschrieben.-- Peter Buch 15:48, 26. Dez. 2021 (CET)

Ich staune, wie wortreich Du Benutzer:Peter Buch Dich an einer Formulierung abarbeitest, die ich weder besonders missverständlich, noch besonders wichtig halte. Es geht doch um den Satz: "Die Wärme ist dabei nicht durch eine bestimmte Art der übertragenen Energie charakterisiert, sondern durch die Eigenschaft, Entropie zu transportieren." Meiner Überzeugung nach hat das Wort "dabei" keinen semantischen Wert. Es dient nur dazu, dem Leser zu signalisieren, dass die Sätze, die hier aufeinander folgen, nicht inhaltlich unabhängig sind, sondern in einem Zusammenhang stehen. Du machst aus dem Wort ein "ausschließlich dabei", so aber ist es nicht gemeint (und wird vermutlich auch nicht so verstanden). Zur Energieform: Man kann der Wärme keine Energieform zuordnen, denn Wärme heißt Wärme, weil sie Entropie transportiert, nicht weil sie eine bestimmte Gestalt hat. Ich fürchte, dass Du genau dem Missverständnis aufgesessen bist, das dieser Satz eigentlich ausräumen will. --Pyrrhocorax (Diskussion) 00:48, 27. Dez. 2021 (CET)

Mag sein, dass ich Perfektionist bin. Dass ich bei einem Satz, der nicht besonders missverständlich ist, einem Missverständnis aufgesessen bin, gibt mir (besonders als Physiker) natürlich zu denken. Da das Wort dabei hier keinen semantischen Wert hat, habe ich es erst einmal gelöscht. Jetzt interessiert mich noch, was Du von meinem Vorschlag hältst. -- Peter Buch 12:33, 27. Dez. 2021 (CET)

Postscriptum zum Missverständnis: Ich hatte (wortreich, aber vielleicht nicht deutlich genug) versucht klarzumachen, dass ich nicht meine Auffassung von der Sache thematisieren will, sondern die Verständlichkeit der Darstellung für jemand Hypothetischen, er etwas verstehen will.-- Peter Buch 10:29, 28. Dez. 2021 (CET)

Mit meiner Verwendung von "dabei" hatte ich tatsächlich nicht nur die Wärmeleitung im Sinn, sondern den Zusammenhang von Wärme mit dem Entropiebegriff. Möglicherweise ungeschickt formuliert. Ich habe (mal wieder gleich am öffentlichen Text) die Sache deutlicher gemacht (und dabei nebenbei gemerkt, dass man die Anrufung der Energieformen auch ganz weglassen kann; dies Thema kann jetzt bei Diskussion:Energie weitergehen). Das Kanonenbohren wäre mE ein ungeeignetes Beispiel, um zu erläutern, dass die mit der Energie mitgeführte Entropie das wesentliche an der Wärme ist. Daher bin ich beim alten Beispiel geblieben. - Jetzt bin ich auf weitere Kritik und Anregungen gespannt. --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:00, 27. Dez. 2021 (CET)

Zustimmung: Das Wesentliche an übertragener Wärme ist die mitgeführte Entropie. Aber auch: Das Wesentliche an erzeugter Wärme ist die erzeugte Entropie. Es kommt halt darauf an, ob man für das eine oder für das andere ein Beispiel sucht. -- Peter Buch 09:01, 28. Dez. 2021 (CET)

Wärme wird nicht "erzeugt", denn das würde bedeuten, dass sie nach der Erzeugung da ist. Dann wäre sie aber ein Teil des Zustands und somit eine Zustandsgröße.--Pyrrhocorax (Diskussion) 10:57, 28. Dez. 2021 (CET)

Guter Punkt. Betrachten wir das einfache, alltägliche Beispiel: Ein Festkörper wird durch Reibung erwärmt. Wie wird dieser Vorgang korrekt physikalisch beschrieben? Hier drei Formulierungen, in die ich absichtlich Fehler eingebaut habe:

1. In der Umgebung vorhandene mechanische Energie wird entnommen, in Wärmeenergie umgewandelt und dem Festkörper zugeführt, in welchem sie nun - möglicherweise neben anderen Arten von Energie - vorhanden ist. Bei der Umwandlung wird Entropie erzeugt, die ebenfalls dem Festkörper zugeführt wird.
2. Der Umgebung wird Energie in Form mechanischer Energie entzogen, diese Energie wird in Form von Wärmeenergie dem Festkörper zugeführt, wo sie - unter Verlust ihrer Eigenschaft als Wärme - dessen Gesamtenergie erhöht. Dabei wird die Entropie des Festkörpers erhöht, ohne dass die Entropie der Umgebung verringert werden muss.
3. Der Umgebung wird auf mechanische Weise Energie entnommen, diese Energie ohne bestimmte Art dem Festkörper zugeführt. Dadurch erhöhen sich Energie und Entropie des Festkörpers. Wärme taucht in diesem Vorgang nicht auf.

Persönlich favorisiere ich Nr. 2, habe aber nach der bisherigen Diskussion Zweifel, ob das Mainstream (oder überhaupt nur richtig) ist. Ich würde gern erfahren, wo speziell Bleckneuhaus und Pyrrhocorax Falsches und Richtiges in den Formulierungen sehen, und wie eine vollständige korrekte Beschreibung des Vorgangs aussieht. -- Peter Buch 08:35, 29. Dez. 2021 (CET)

Mir scheint, Du nimmst die Definition von Wärme nicht so exakt wörtlich, wie es hierbei nötig wäre. Überdeutlich gesagt: Wärme bezeichnet diejenige Energiemenge, die ein System an ein anderes abgibt, abzüglich der geleisteten Arbeit. Daher ist bei #1 der Satzteil "... in Wärmeenergie umgewandelt ..." nicht sachgerecht formuliert (wenn man es genau nimmt. Als anschauliches Bild benutze ich das natürlich genauso.) In #2 stimmt nicht,"... wird in Form von Wärmeenergie zugeführt" - nein, sie wird in Form von Arbeit zugeführt und ist im Körper (sobald er das thermische Gleichgewicht erreicht hat) nicht mehr von einer zugeführten Wärme zu unterscheiden. #3 ist sperrig formuliert, aber richtig (bis auf die "unbestimmte Art"): Wärme taucht in diesem Vorgang gar nicht auf. So wortklauberisch das auch klingt. --Bleckneuhaus (Diskussion) 12:01, 29. Dez. 2021 (CET)

Zu #2: Mit der Arbeit könnte man den Körper - statt per Reibung zu erwärmen - z. B. in Rotation versetzen. Dazu würde ich sagen: Die Arbeit wird ihm in Form von Rotationsenergie zugeführt. Rotationsenergie, definiert als mit Drehimpulsänderung gekoppelte übertragene Energie (eine Prozessgröße). Analog dazu könnte man im Fall der Reibung sagen: Die Arbeit wird ihm in Form von Wärme zugeführt. Wärme, definiert als die mit Entropieänderung gekoppelte übertragene Energie. Diese Definition wäre unabhängig davon, woher die Energie kommt, aus einem externen Wärmereservoir oder aus mechanischer Arbeit. Ich lerne jetzt, dass diese Definition falsch ist, denn wenn die Energie aus Arbeit kommt, ist es nicht Wärme, sondern heißt weiterhin Arbeit. Leider fehlt mir dann die semantische Unterscheidung, ob diese Arbeit den Körper in Rotation versetzt oder erwärmt. - Liegt mein Problem vielleicht darin, dass Wärme nur für ein thermodynamisches System definiert wurde (gemäß erstem Satz des Artikels), und ein Körper, der sowohl erwärmt als auch in Rotation versetzt werden kann, ein andersartiges System sein könnte als ein thermodynamisches System? -- Peter Buch 15:08, 29. Dez. 2021 (CET)

@Peter Buch: Interessanterweise taucht in Deinen Formulierungen der Begriff "Arbeit" nie auf. Stattdessen verwendest Du "mechanische Energie", was genauso unpräzise ist wie "Wärmeenergie". Ich würde den Sachverhalt einfach so formulieren: "Aus der Umgebung wird Arbeit an dem System verrichtet. Diese wird durch Reibung dissipiert und kommt somit der inneren Energie des Körpers zugute, was sich als Temperaturanstieg bemerkbar macht. Durch die Dissipation nimmt außerdem die Entropie im System zu."

Das Grundmissverständnis ist, dass Arbeit vermeintlich irgendwie mit den mechanischen Energieformen (Höhenenergie, Bewegungsenergie, Volumenenergie, ...) verwandt wäre und Wärme irgendwie mit thermischer Energie. Das ist aber nicht so. Das Missverständnis rührt daher, dass Ottonormalverbraucher nicht über die Entropie nachdenkt. Es gibt Arbeit ohne Entropie, und zwar bei reversiblen Vorgängen. Dann braucht man sich um die thermische Energie nicht zu kümmern. Es gibt aber keine Wärme ohne Entropie.--Pyrrhocorax (Diskussion) 13:55, 29. Dez. 2021 (CET)

Jetzt wird's spannend. Bitte definiere Arbeit in Abgrenzung von mechanischen Energieformen, sowie Wärme in Abgrenzung von thermischer Energie. In der Einleitung des Artikels zur Energie wird Wärmeenergie mit thermischer Energie gleichgesetzt. Und wenn Wärme eine Energie ist, warum ist Wärmeenergie unpräzise? Volle Zustimmung im Thema Entropie: Entropieänderungen sind das Kriterium thermischer Prozesse; rein mechanische Prozesse laufen ohne Entropieänderungen ab. Und was die Missverständnisse anbelangt, auf die Du immer wieder hinweist: Zu solchen sollte der Artikel keinen Anlass geben. Deshalb streben wir in dieser Diskussion nach der richtigen Terminologie. -- Peter Buch 15:09, 29. Dez. 2021 (CET)

@ Peter Buch Zur Abgrenzeng Wärme/Arbeit siehe den Abschnitt Wärme und Arbeit in mikroskopischer Deutung im Artikel. Das ist m.E. grundständig und erschöpfend. Ob man die Änderung von Systemparametern (was die Energieniveaus verschieben kann) bis zu mechanischen Einwirkungen zurückverfolgen will, ist irgendwie oft Geschmackssache, beim Einschalten eines Magnetfeld z.B. (Leistet das Feld Arbeit, oder die Stromquelle gegen die Gegeninduktion?) Aber auch die Änderung dN_i der Teilchenzahl eines chemischen Stoffs gilt bei Gibbs als Arbeit - siehe die Disk um chemische Arbeit (ich glaube zu Arbeit). - Mit dem verbreitet unsauberen Gebrauch von thermische Energie, Wärmeenergie, Wärmeinhalt etc haben wir dort schon länger unsere Mühen gehabt. Ich nehme an, duíe Diskussionen hast Du schon mal durchgelesen. --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:25, 29. Dez. 2021 (CET)

(nach BK): Zur Abrenzung: Wärme und Arbeit sind Prozessgrößen, "Wärmeenergie" (besser: thermische Energie) und "mechanische Energie" sind Zustandsgrößen. (Es ist nicht so, dass ich diesen Umstand in der Diskussion bisher verheimlicht hätte ...). Warum "Wärmeenergie" unpräzise ist? Das Wort lässt offen, ob die "Wärme" oder die "thermische Energie" gemeint ist. Im Laufe der Diskussion festigt sich bei mir mehr und mehr die Ansicht, dass man Wärme und Arbeit NICHT als Energien bezeichnen sollte. Sie haben zwar dieselbe Dimension wie die Energie, sind aber dennoch etwas anderes (genauso wie die Spannung kein elektrisches Potenzial ist und die Niederschlagsmenge keine Länge). --Pyrrhocorax (Diskussion) 15:30, 29. Dez. 2021 (CET)

Ja, es hat viel für sich, den Begriff Energie auf die Zustandsgröße zu beschränken - auch wenn ich befürchte, dass das nicht Mainstream ist (und ein bisschen nach KPK riecht). Außerdem sollte man dann zur Abgrenzung einen Oberbegriff für die energieartigen Prozessgrößen (Wärme, Arbeit) haben. Das sind, wenn man so will, "Arten übertragener Energie", oder auch "Summanden des vollständigen Differentials der Gibbsschen Fundamentalform". Ich hielt bisher Energieform für diesen Oberbegriff, bin davon aber jetzt abgerückt. Was mir bleibt, ist die Empfindung, dass die Terminologie in der Thermodynamik aus historischen Gründen suboptimal ist. Mit Dank an die Mitdiskutierenden sage ich die berühmten Worte: "Ich lass das jetzt so." -- Peter Buch 10:52, 31. Dez. 2021 (CET)

Wärme aus Reaktionen?

Die ersten zwei Sätze im Artikel:

Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem physikalischen Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Der andere Teil der übergebenen Energie ist die physikalische Arbeit.

Was ist mit Wärme im Zusammenhang mit chemischen Reaktionen? Dieser Aussage nach wäre das keine Wärme. Im Abschnitt über diesem wurde bereits einiges zum Begriff der Wärme diskutiert, ich denke jedoch, dass diese Frage für sich stehen sollte. Ursprung meiner Frage ist die Diskussion (bzw. der eine Beitrag) im Artikel Reaktionswärme: [[2]]. Da eine Diskussion dort deutlich weniger Reichweite hätte, würde ich dies erstmal hier laufen lassen. Ensprechend verweisen kann man dann noch.

Meiner Meinung nach, und dabei lehne ich mich weit aus dem Fenster, kann man die bei chemischen Reaktionen freiwerdende Energie analog zu Neutronen aus Kernreaktionen betrachten: Nach der Reaktion hat ein einzelnes Molekül eine kinetisch Energie die deutlich vom Erwartungswert der Temperatur abweicht. Die kinetische Energie wird durch Zusammenstöße mit dem umgebenden Medium ausgeglichen. Die Teilchen sind dann, analog zu Neutronen, thermalisiert. [[3]] (nicht signierter Beitrag von Eheran (Diskussion | Beiträge) 09:18, 15. Jun. 2022 (CEST))

Wie Benutzer:Bleckneuhaus dort schon ausgeführt hat, ist die Bezeichnung "Reaktionswärme" etwas irreführend. Nach neuerer Sprechweise ist "Wärme" stets eine Energie, die über die Systemgrenzen fließt, während Reaktionswärme ja etwas innerhalb des Systems ist. Der erste Hauptsatz lautet ja $\Delta U=\Delta W+\Delta Q$. Nach heutigem Verständnis ändert die Reaktionswärme den Energieinhalt eines abgeschlossenen Systems nicht. Die Innere Energie eines Systems beinhaltet mehrere Energieformen, unter anderem chemische Bindungsenergie und "thermische Energie". "Reaktionswärme" bedeutet in dieser Sprechweise, dass ein Teil der Inneren Energie ihre Bezeichnung wechselt. Man hätte das auch anders definieren können. Man hätte auch sagen können, dass die chemische Bindungsenergie nicht Teil der inneren Energie ist. Dann müsste man aber den ersten Hauptsatz anders schreiben und dann käme auf der rechten Seite die "Reaktionswärme" als dritter Term hinzu. Ob das eine oder andere logischer oder sinnvoller ist, brauchen wir hier nicht zu entscheiden: Reaktionswärme ist in dem üblichen Sinne keine Form von Wärme. --Pyrrhocorax (Diskussion) 10:25, 15. Jun. 2022 (CEST)

Lieber Eheran, ich will Deinen Einwand nicht abwürgen, aber aus meiner Sicht (ich bin (Experimental-) Physiker) ist auch eine chemische Reaktion nichts anderes als ein physikalischer Vorgang (weil sich dabei Bindungskräfte in den Molekülen / an den Atomen oder Ionen ändern). Damit enthält der Begriff "physikalischer Vorgang" auch alle chemischen Reaktionen – aber vielleicht ist diese (meine) Sicht dieser Dinge zu philosophisch... In der Schulphysik mag das anders gesehen werden, denn in der Schule sind Chemie und Physik zwei unterschiedliche Fächer – aber das ist eine Vereinfachung / Vergröberung (per Festlegung durch die Schulverwaltungen), die in der realen Welt dann bei genauerer (umfassenderer) Betrachtung zu kurz greift und nicht mehr funktioniert.

Trotzdem kann man hier natürlich (sinnvoll !) eine Formulierung wählen, die mit der dem Schullehrer vorgegebenen Schubladendenken ("Physik ist ein(e) andere(s) Schublade / (Schul-)Fach als Chemie (oder Turnen, Latein, Geographie ...)") nicht so formal im Widerspruch steht, sondern das Schubladendenken, das leider in so viele Köpfe implantiert wird (und dann ein Leben lang bleibt), zuläßt (und mit kurzen Worten einschließt).

An den oben zitierten zwei Sätzen wäre dann noch zu bemängeln, daß weitere Energieformen nicht berücksichtigt werden – Beispiel die Lichterzeugung in einer LED, dabei wird zusätzlich zur Erwärmung (z.B. durch den elektrischen Strom durch den ohmschen Widerstand des Bulk-Materials) auch elektromagnetische Strahlung abgegeben (und gar keine mechanische Arbeit des Typs Kraft mal Weg, denn die LED bleibt an ihrem Ort). Und der auf das Zitat folgende dritte Satz (der den Ersten Hauptsatz der Thermodynamik auf "Summe aus Wärme und Arbeit" reduziert) wäre dann bloß noch falsch...

Ein Vorschlag zur weiteren Diskussion :

"…bei allen physikalischen Vorgängen (also inklusive chemischen, nuklearen, …) von…"

Nachtrag: Die Ausführungen von Pyrrhocorax erscheinen mir für das von Ehran aufgezeigte Problem absolut nicht hilfreich zu sein, sonder der Versuch, ein vereinfachtes / vergröbertes Modell (mechanistisch: nur Wärme und Arbeit sind Energie) zu retten (wenn es versagt), indem die störenden Effekte wegdiskutiert werden − für mich sagt der erste Hauptsatz, daß die Summe aller Energie konstant ist, nicht nur die Summe von zwei willkürlich ausgewählten. --Axel Lucas (Diskussion) 12:05, 15. Jun. 2022 (CEST)

Mein lieber Axel, den ersten HS der TD habe ja nicht ich mir ausgedacht und so formuliert, sondern so steht er in Lehrbüchern. Er besagt auch nicht, dass die Summe von zwei willkürlichen Energieformen konstant sei (Wie kommst Du auf das schmale Brett?), sondern dass Änderungen der Gesamtenergie durch Energieströme über die Systemgrenzen verursacht werden. Die Energieströme werden üblicherweise in "Arbeit" und "Wärme" unterteilt, wobei erstere die Entropie im System unverändert lässt, letztere nicht. Die Vorstellung "Kraft mal Weg" für Arbeit ist zwar anschaulich, aber in diesem Zusammenhang nicht vollständig. Was ich für wenig hilfreich halte, ist Deine Schelte für das vermeintliche Schubladendenken der Schulverwaltung. Das hat nämlich mit der durchaus berechtigten Frage von Benutzer:Eheran, warum die so genannte Reaktionswärme im Artikel Wärme nicht vorkomme, nichts zu tun. --Pyrrhocorax (Diskussion) 12:36, 15. Jun. 2022 (CEST)

Diese Diskussion (alle Vorgänge sind physikalisch) kannst du gerne im entsprechenden Artikel führen, also Chemische Reaktion. Bis das geklärt ist, sind chemische Reaktionen nicht bei "physikalischen Vorgang" inbegriffen.

Wenn man den Gedanken etwas weiter verfolgt wäre Chemie und Biologie nichts anderes als Physik. Das höre ich nicht zum ersten mal, diese Denkweise ist sicherlich weit über 100 Jahre alt. Hat sich aber offensichtlich nicht durchgesetzt, weshalb die Diskussion hier unnötig erscheint. --Eheran (Diskussion) 13:03, 2. Aug. 2022 (CEST)

Dass auch chemische Reaktionen zu den physikalischen Prozessen zählen, ist wohl für manche/n nicht so selbstverständlich. Das ist ein wichtiger Hinweis, der mich zum Überdenken des ersten Satzes anregt: Anstelle von "Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem physikalischen Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird." sollte vielleicht besser zu lesen sein: "Bei der physikalischen Beschreibung von Naturvorgängen ist Wärme ein Teil der Energie, die von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird." --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:48, 15. Jun. 2022 (CEST)

Was spricht dagegen einfach das Wort "physikalisch" aus dem gegenwärtigen Satz zu streichen? Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem physikalischen Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. --Pyrrhocorax (Diskussion) 21:12, 15. Jun. 2022 (CEST)

+1 zu diesem Vorschlag. Kein Einstein (Diskussion) 22:09, 15. Jun. 2022 (CEST)

+2 --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:34, 15. Jun. 2022 (CEST)

Ich hab's jetzt mal umgesetzt. Da frage mich aber gleich: Kann "... bei einem Vorgang ..." nicht auch gleich komplett raus? Ja ich weiß: Die Autoren dieses Satzes (zu denen ich mich auch rechne) wollten damit implizieren, dass Wärme eine Prozessgröße ist. Aber erstens kommt das auch noch im weiteren Verlauf des Textes und zweitens kann man ohnehin nur im Rahmen eines Vorgangs etwas aufnehmen oder abgeben. Da steckt also nach meinem Verständnis keine Information drin. --Pyrrhocorax (Diskussion) 00:19, 16. Jun. 2022 (CEST)

Könnte weg, ja. Ich würde aus didaktischen Gründen dennoch gerne den Vorgang betont sehen. Kein Einstein (Diskussion) 08:24, 16. Jun. 2022 (CEST)

Sehe ich genau wie Kein Einstein . --Bleckneuhaus (Diskussion) 10:23, 16. Jun. 2022 (CEST)

Leider wird in dem übernächsten Satz mit ”bei dem Vorgang“ auf Vorgang Bezug genommen. Ich bin nicht so sicher, dass man Vorgang hier weglassen kann.

Weiter möchte ich vorschlagen, in der Einleitung nicht den Begriff physikalische Arbeit definieren zu wollen, zumal die Formulierung hier z.B. die Wellenarbeit bei der klassischen Bestimmung des Wärmeäquivalents nach Joule nicht umfasst und daher m.E. falsch ist. (Beim Jouleversuch gibt es keine Energieübertragung aufgrund einer Temperaturdifferenz.) Man kann allenfalls ein oder zwei Beispiele erwähnen, die Begriffsklärung sollte man aber dem Lemma Arbeit vorbehalten. Auch ist dieser Satz ”ihre Übertragung lässt die äußeren Parameter unverändert“ problematisch, so wird ja wohl bei Wärmezufuhr bei konstantem Druck in den allermeisten Fällen mit einer Wärmeeintrag/abfuhr auch eine Volumenänderung (äußerer Parameter) einhergehen. Also dann doch eher weglassen.

Ein weiterer Punkt der mir auffällt: man sollte erwähnen, dass bei dieser Definition von Wärme Prozesse ohne Zu- oder Abfuhr von Material betrachtet werden; 1. Hauptsatz gilt für geschlossene Systeme.

Vielleicht wäre es gut ein etabliertes Standardwerk als Referenz anzugeben, so dass man bei der Diskussion hier einen Bezugspunkt hat. So heißt es in dem häufig zitierten Buch von H.B.Callen (1985) (m.E. eines der besten Bücher zur Thermodynamik)

”The heat flux to a system in any process (at constant mole numbers) is simply the difference in internal energy between the final and initial states, diminished by the work done in the process.“ ArchibaldWagner (Diskussion) 13:20, 16. Jun. 2022 (CEST)

@ArchibaldWagner: Versteh ich (noch) nicht. Ich sehe das so: (1) Der Begriff physikalische Arbeit wird weder in der Einleitung noch im übrigen Artikel definiert, soweit ich sehe. (2) Beim Joule-Versuch wird mechanische Arbeit W (Drehmoment mal Winkel) verrichtet, diese erhöht durch Verwirbelung und innere Reibung den Energieinhalt des Wassers, das dadurch zunächst in einen Zustand fern vom thermischen Gleichgewicht gebracht wird, diesen aber aber bald erreicht. Derselbe Endzustand kann auch durch Wärmeeintrag Q erreicht werden, und Q/W ist das Wärmeäquivalent. (3) "Wärme-Übertragung lässt die äußeren Parameter unverändert“ entspricht tatsächlich der strengen Definition nach Born 1920, die thermische Ausdehnung bei isobarem Prozess muss als abgegebene Arbeit gewertet werden. (4) Keine Zu/Abfuhr von Material - ist richtig, hast Du eine Idee, wie in den Text einbauen? --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:28, 16. Jun. 2022 (CEST)

Danke @Bleckneuhaus für Deine prompte Reaktion.

Zu 1 das Zitat: ”Dabei ist die Arbeit als derjenige Anteil der übergebenen Energie definiert, der mit einer Änderung von äußeren Parametern verbunden ist, ...“ – Bei diesem Satz sehe ich, auch mögliche Missverständnisse beim Begriff den äußeren Parameter, der Link führt auf Äußere Zustandsgröße; aber z.B. die Wellenarbeit wird als Produkt über die Drehmoment * Winkeländerung berechnet. Der Winkel der Kurbel beim Jouleversuch ist aber keine äußere Zustandsgröße im thermodynamischen Sinne, für das betrachtete System.

Zu 2, sehe ich genauso. Hier wird mit der Arbeit direkt die Entropie des Systems erhöht, der Prozess ist irreversibel! Ich habe den Eindruck, dass manchmal (auch implizit an manchen Stellen in der Literatur) mit Arbeitsprozessen nur die Prozesse verstanden werden, die in der Fundamentalform, dU = T*dS - p*dV + BdM + ...+ {mu_1*dN_1 + ... + mu_r*dN_r}) für die innere Energie stehen, die also quasi-statisch ablaufen können, dazu gehört aber nicht der Joulesche-Versuch. Das Dilemma kommt von dem Versuch, Entropieänderungen mit Wärmeübertragung gleichzusetzen - ich sehe das als eine wesentliche Quelle für Irritationen.

Zu 3, die Formulierung könnte missverstanden werden, nämlich, dass eine Wärmezufuhr nie die äußeren Parameter verändert. Einige Autoren betonen etwa, 'wenn an/von dem System sonst keine Arbeit geleistet wird'.

Zu 4, mein 1. Versuch: "Der andere Teil der übergebenen Energie ist bei geschlossenen Systemen die physikalische Arbeit, bei offenen Systemen muss auch der mit dem Materialfluss über die Systemgrenzen verbundene Energietransport berücksichtigt werden."

Nebenbemerkung, es ist auch nützlich bei dem Begriffsverständnis hier besondere Bereiche des Zustandraums, wie etwa den Tripelpunkt im Hinterkopf zu haben. Hier kann dem System Wärme zugeführt werden, wobei sich nur die innere Energie aber keine äußeren Parameter wie V, p oder T ändern. (allerdings ändern sich dabei die Anteile der verschiedenen Phasen) ArchibaldWagner (Diskussion) 11:33, 17. Jun. 2022 (CEST)

Hallo ArchibaldWagner, diesmal dauerts länger mit dem Antworten (ich komme auch zZt kaum dazu, und habe keinen konkreten Vorschlag). ad (1): das "definiert" im 4. Satz war mir gar nicht aufgefallen, denn es war anders gemeint: nur als Zitat/Hinweis einer anderswo geleisteten Definition. Es ist aber tatsächlich missverständlich so und muss weg. (2) Da hast Du wohl recht (auch mein Lieblingspaper Born 1920 geht ja so vor). Richtiger wäre beim Arbeitsbegriff, dass dadurch auch eine Störung des Gleichgewichts bewirkt werden kann. Dann hätten wir den Joule-Versuch mit drin - aber wo steht denn belegfähig sowas? (3) Wenn man den Zusatz "wenn an/von dem System sonst keine Arbeit geleistet wird" einfügt, schränkt das die Definition ein, sie wäre dann auf die meisten Prozesse gar nicht mehr anwendbar. Daher hab ich das weggelassen. (4) Da bin ich erstmal dafür, Materialtransport auszuschließen. Und ich fange sogar an zu zweifeln, ob die analoge Formulierung bei Entropie überhaupt gut ist. (Welche Entropie würde denn 1 neues Teilchen mitbringen?). --Bleckneuhaus (Diskussion) 15:26, 19. Jun. 2022 (CEST)

Nur zum zweiten Punkt: Ich bin im Gegensatz schon dafür, dass man die Entropie untrennbar mit der Wärme verknüpft. Denn ich glaube, dass nur so zwischen Arbeit und Wärme sauber unterschieden werden kann. Was bei Joule passiert, hat ja nichts mit Wärme zu tun, sondern mit Dissipation. Anschaulich gesprochen erzeugt das Rührwerk zunächst mal nur eine Wirbelströmung im Wasser, also tritt sie in einer Erhöhung der makroskopischen kinetischen (Rotations-)Energie auf. Erst durch innere Reibung wird daraus die mikroskopische Teilchenbewegung, was eine Temperaturerhöhung bedeutet. Hierbei entsteht Entropie. Bei der isocbaren Expansion fließt aber tatsächlich Wärme (und mit ihr Entropie) aus der Umgebung ins System. Bei der isobaren Kompression wird Arbeit hineingesteckt, und Wärme kommt heraus. Wie will man die drei Prozesse sauber miteinander vergleichen, wenn man beim Joule-Versuch stattdessen von Wärmeübertragung spricht? --Pyrrhocorax (Diskussion) 16:27, 19. Jun. 2022 (CEST)

Von Wärme wollte beim Joule-Versuch hier glaub ich niemand sprechen - alle einig? --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:01, 19. Jun. 2022 (CEST)

Von meiner Seite: ja! keine Wärme! ArchibaldWagner (Diskussion) 09:59, 20. Jun. 2022 (CEST)

Ich bezog mich auf den Satz: "Das Dilemma kommt von dem Versuch, Entropieänderungen mit Wärmeübertragung gleichzusetzen - ich sehe das als eine wesentliche Quelle für Irritationen." Es geht nicht darum, Entropieänderung mit Wärmeübertragung gleichzusetzen. Dennoch ist die Verknüpfung von Wärme und Entropie wesentlich. Würde man die Wärme vollkommen von der Entropie entkoppeln, dann wird es sehr schnell schwammig. Wichtig ist es daher den Unterschied zwischen Entropie-Transport (durch Wärme) und Entropie-Entstehung (durch Dissipation) zu betonen.--Pyrrhocorax (Diskussion) 17:55, 19. Jun. 2022 (CEST)

@Pyrrhocorax: Ich bestreite hier nicht Zusammenhänge zwischen Wärme und Entropie. Aber man sollte nicht die Entropie zur Definition der Wärme benutzen. Nach Clausius wird Entropie über Prozesse mit reversiblen Wärmetransfer definiert, was dann eine echte Zirkeldefinition zur Folge hätte.

Der Karlsruher Physikkurs hat hier leider zu erhebliche Irritationen geführt. Den Begriff Entropiefluss findet man in dem linearen Modell der Onsager Theorie im Rahmen der Irreversiblen Thermodynamik (siehe Callen) oder auch bei Analysen stationärer (offener) Systeme in der technischen Thermodynamik. Der Begriff mag dort hilfreich sein, es sind allerdings alles andere als für Laien einfach durchschaubare Betrachtungen.

Eine alternative Entropiedefinition über die statistische Physik hilft letztlich auch nicht weiter. Ich sehe durchaus die überragende Bedeutung der statischen Modellierung für das Verständnis und die Erklärung vieler Erscheinungen an Makrosystemen. Allerdings zeigt uns die Notwendigkeit von umfangreichen chemischen Datenbanken mit thermodynamischen Stoffdaten, dass nur die wenigsten thermodynamischen Systeme vollständig als Mikrosystem modelliert werden können; Schlicht und einfach deshalb weil bei vielen Systemen zu komplex vielschichtige interne Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssten.

Ganz abgesehen davon, dass Entropie für einen Laien ziemlich abstrakt klingt und alles andere als ein leicht fassbarer Begriff ist, besonders dann, wenn es auch noch um eine quantitative Größe geht.

@Bleckneuhaus: weitere Infos zu Belegen aus der Literatur bzgl. der Definition von Wärme plane ich demnächst hier anzufügen. ArchibaldWagner (Diskussion) 09:59, 20. Jun. 2022 (CEST)

Hallo @Axel Lucas: Eine Anmerkung zu Deinem LED Beispiel. Die Wechselwirkung von elektromagnetischen Feldern mit Materie werden auch zu den physikalischen Arbeitprozessen gerechnet. Es treten dabei Terme auf wie ${\vec {E}}\cdot {\vec {j}}$, ${\vec {B}}\cdot {\vec {M}}$ oder ${\vec {E}}\cdot {\vec {P}}$. Normalerweise werden in der Lehrbuchliteratur nur Beispiele mit statischen, homogenen Magnetfelder und paramagnetischem Material behandelt, aber die Anwendungsmöglichkeiten sind allgemeiner, siehe hierzu etwa Günther Ludwig "Einführung in die Grundlagen der theoretischen Physik" Band IV, XIV Thermodynamik § 2.8 Irreversible Prozesse – Materialien im elektromagnetischen Feld, S 135. Bei diesen Anwendungen kann man aber meist nur von einem lokalem therm. Gleichgewicht ausgehen und man berachtet daher Temperaturfelder, Entropiedichten, Leistungsdichten und interne Energieströme. Aber nicht überall ist Gleichgewichtsthermodynamik angebracht, etwa beim Laser. ArchibaldWagner (Diskussion) 21:15, 20. Jun. 2022 (CEST)

Hallo @Eheran: Worauf hin zielt Deine Frage genau? Wenn Du mit "Wärme aus Reaktionen" die Frage stellst, inwieweit Energie mit Materietransport über die Systemgrenze transportiert wird, ist erst einmal festzustellen, dass die Wärme mittels geschlossener Systeme definiert wird, also an solchen bei denen keine Materie über die Systemgrenze wandert. Natürlich, Du hast Recht, Kernprozesse oder Elementarteilchenreaktionen sind aus thermodynamischer Sicht genauso zu behandeln wie interne chemische oder physikalische (z.B.Lösungen) Prozesse. Nur spielen die Energiebeiträge von Kernprozessen bei den allermeisten betrachteten Anwendungen keine Rolle, aber es gibt natürlich Anwendungen etwa im Zusammenhang mit der Radioaktivität, wo sie durchaus wichtig sind. Bei dem Transport von Materie über die Systemgrenze wird immer auch innere Energie und oft kinetische Energie und potentielle Energie in das System übertragen oder aus ihm entfernt (neben von dem Materietransport unabhängiger möglicher Wärme und Arbeit), siehe hierzu unter dem Stichwort Energiebilanzen in Büchern der technischen Thermodynamik nach. ArchibaldWagner (Diskussion) 21:15, 20. Jun. 2022 (CEST)

Worauf will ich hinaus: Unvöllständige bzw. missverständliche bzw. falsche Definitionen aufzeigen. Man vergleichen Reaktionswärme, wo schon der Begriff falsch zu sein scheint, mit Reaktionsenthalpie. Augenscheinlich sollte nur letzterer Artikel erhalten bleiben und Reaktionswärme darauf verweisen und als alternative Bezeichnung erwähnt werden. Aber es würde die Frage offen lassen, was passiert, wenn der Druck bei der Reaktion nicht konstant bleibt, etwa wenn Wasserstoff mit Sauerstoff als Knallgas verbrennt. Das wäre laut dem Artikel keine Reaktionsenthalpie. Vergleicht man das mit dem englischen Artikel [4] zur Reaktionsenthalpie sieht es deutlich besser aus:

The standard enthalpy of reaction (denoted or ) for a chemical reaction is the difference between total reactant and total product molar enthalpies, calculated for substances in their standard states.

Generell habe ich mein Ziel jedenfalls erreicht: Eine Diskussion anregen und den Artikel hier verbessern.

Ich bin leider nicht so bewandert was das Editieren von Wiki-Artikeln anbelangt, daher wage ich mich nicht an die genannten Änderungen. Mit Verweis auf diese Diskussion würde ich jedoch, sofern mir hier zugestimmt wird, diese Definitionen anpassen. --Eheran (Diskussion) 13:16, 2. Aug. 2022 (CEST)

Danke @Eheran für Deine Erläuterung. Wir sind hier allerdings bei dem Lemma Wärme, Deine Einwände betreffen aber Reaktionswärme und Reaktionsenthalpie (im en-wiki en:Standard enthalpy of reaction) bzw. Enthalpie. Ich habe mir den Artikel Reaktionswärme angeschaut und finde diesen Artikel in Ordnung, insbesondere die Einleitung beschreibt die Situation korrekt und zeigt dass Reaktionsenthalpie der speziellere Fall ist. Wenn hier etwas im Rahmen von korrekter Terminologie zu ändern wäre, so würde ich eher die Weiterleitung von Reaktionsenergie auf Reaktionswärme gerade vertauschen, ist doch nach heutigem und in diesem Lemma erläuterten Verständnis von Wärme, Reaktionsenergie gegenüber Reaktionswärme zu bevorzugen. Die Standardreaktionsenthalpie wird im de.Wiki hier unter Enthalpie#Standardbildungsenthalpie im Lemma Enthalpie definiert, ich habe gerade im Lemma Reaktionsenthalpie einen entsprechenden Verweis eingebaut. Werden doch Standardbildungsenthalpie und Standardreaktionsenthalpie synonym gebraucht, dies wäre noch zu klären und zu belegen.

Dieser Artikel Wärme sollte auch aufgrund der in diesem Diskussionsabschnitt gemachten Einwände m.E. ergänzt werden, und zwar um den Hinweis, dass Wärmemengen in der Regel mit Kalorimetern gemessen werden und diese Geräte oft benutzt werden, um Reaktionsenergien zu bestimmen. Danach könnte dieser Diskussionsabschnitt dann geschlossen werden. ArchibaldWagner (Diskussion) 16:14, 3. Aug. 2022 (CEST)

Definitionen von Wärme in der Literatur

Ich liste hier Links und Zitate zu und aus der Literatur bzgl. der Definition von Wärme auf.

(1) Wärme im Lexikon der Physik (vmtl. in den 90-er Jahren), entspricht mehr Thermische Energie, ähnlich wird es im meinem Brockhaus Physik VEB-Verlag definiert.

(2) Im Nolting 4/2 9.Aufl S 34 ist zu lesen: – ”Es ist ungeheuer schwierig, den Begriff der Wärme im Rahmen der phänomenologischen Thermodynamik mit hinreichendem Maß an logischer Exaktheit einzuführen. Das wird uns in der Statistischen Mechanik wesentlich glatter gelingen. ... "Wärme" = Energieform ... Diese Energieform nimmt das System auf bzw. gibt es ab, wenn es seine Temperatur ändert ohne dass an ihm oder von ihm Arbeit geleistet wird. ....Die kinetische Gastheorie interpretiert Wärme als Bewegungsenergie der Gasmoleküle... Ein Wesenmerkmal dieser Energieform ist also die Unordnung. Sie ist deshalb sinnvoll auch nur für Vielteilchensysteme definierbar.“ – Einwände meinerseits Wärmetransfer am Tripelpunkt nicht enthalten. In dem Nolting Statistik Band 6 (7. Aufl.) konnte ich dann allerdings die angekündigte einfache Definition von "Wärme" nicht finden!

(3) Pohl "Mechanik...Wärmelehre" 16. Aufl. 1964 S 248 §146 - ”Das Wort Wärme wird leider noch immer nebeneinander in zwei verschiedenen Bedeutungen benutzt. Meist kennzeichnet es nicht eine besondere Form der Energie, wie es die Worte potentielle, kinetische, ...Energie tun. Meist kennzeichnet das Wort Wärme lediglich eine besondere Art, in der Energie aus einer Stoffmenge in andere übergeht: Es ist der Übergang, der unter Ausschluss aller sonstigen Hilfsmittel alleindurch eine Temperaturdifferenz verursacht wird. ... Im Sonderfall bezeichnet Wärme den kinetischen Anteil der inneren Energie ($169). Wir werden es allein in dieser Bedeutung benutzen.“

(4) Baehr, Kabelac "Thermodynamik.." 16. Aufl. (2016) S 65 – ”Wärme ist die Energie, die allein aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen einem System und seiner Umgebung (oder zwischen zwei Systemen) über die gemeinsame Systemgrenze übertragen wird.“

(5) Rainer Müller "Thermodynamik..." 2. Aufl. 2016 S 139 im Kasten: - ”Wärme und Arbeit: Energie, die eine Systemgrenze aufgrund einer Temperaturdifferenz überquert, bezeichnet man als Wärme. Energie, die eine Systemgrenze und keine Wärme ist, nennt man Arbeit.“ - Halte ich für ziemlich gewagt, erst Wärme und dann Arbeit zu definieren. In der mir sonst zugänglichen Literatur ist es immer anders herum. Wenn man sich bei dieser Definition eine konkrete Vorrichtung für die quantative Bestimmung der Wärme ausdenken muss, wird man einige Probleme bekommen. Wir hatten die Diskussion schon vor einem Jahr im Zusammenhang mit Arbeit!

Nun zwei Bücher, die m.E. die Wärme, soweit wie möglich, logisch konsistent und auch meßbar definieren.

(6) H.B.Callen "Thermodynamics..." 2. Auflage 1987 Insbesondere die Abschnitte 1.4 Internal Energy, 1.5, 1.6, 1.7 (als Vorbereitung, es wird erst die innere Energie und deren Messbarkeit definiert!) und dann im Abschnitt 1.8 "Quantitativ Definition of heat and units" auf S 18 - ”The fact that the energy difference of any two equilibrium states is measureable provides us directly with a quantative definition of the heat: The heat flux to a system in any process (at constant mole numbers) is simply the difference in internal energy between the final and initial states, diminished by the work done in that process.“

(7) Ludwig "Einführung in die Grundlagen der theroretischen Physik" Band IV 1. Aufl. (1979) XIV Thermodynamik die Abschnitte §1.2 Der Energiesatz und § 1.3 Zusammengesetzte System und der Begriff der Temperatur S 11 - 40 – Er beschreibt hier ausführlich zwei Beispiele von Arbeitsprozessen, wobei er jeweils einen äußeren mechanischen Energiespeicher $U_{pot}$ benutzt. Dann schreibt er S 17: ”Allerdings gibt es nach der Erfahrung einen wesentlichen Unterschied zwischen den beiden Fällen: In der Anordnung nach Fig. 1 können die Kolben (im Fastgleichgewicht) sowohl so bewegt werden, dass $U_{pot}>0$ oder $U_{pot}<0$ ist; in der Anordnung nach Fig.2 ist augenscheinlich nur $U_{pot}<0$ möglich, da die Umkehrung der Bewegungsrichtung auch die Richtung der Reibungskraft umkehrt. ... ein ähnlicher Fall wie bei dem eben betrachteten Beispiel liegt bei elektrischen Strömen in Leitern vor.“ – Dann werden einige allgemeine Postulate und Erfahrungen zu Arbeitsprozessen angeführt, um damit dann in Definition 1.2.2 auf S 20 die innere Energie zu definieren. – – Im §1.3 "Zusammengesetzte Systeme..." definiert er dann die Wärme, hierzu betrachtet er zwei System auf Seite 41 heißt es dann ”Definition 1.3.5: Die bei diesem Prozess an zwei zusammengesetzten Systemen x,y auftretende Differenz (1.3.23) $Q_{1}=U^{(1)'}-U^{(1)}+A_{1}$ heißt die während dieses Prozesses dem System x zugeführte »Wärmemenge«.“ – er schreibt weiter: ”Oft findet man für einen Prozess an einem System x nur die Gleichung (1.3.23) hingeschrieben, wobei man stillschweigend annimmt, dass ein anderes System y existiert, mit dem es gekoppelt war. Tatsächlich ist aber (1.3.23) nur eine Definition von $Q_{1}$, d.h. eine Definition der Wärmemenge! Der Energiesatz wird durch (1.3.22)“ - Anm. Bilanz aller Energien von beiden Systemen – ”dargestellt, was unter Benutzung der Definition 1.3.5 mit $Q_{1}+Q_{2}=0$ identisch ist. Viele Unklarheiten entstehen dadurch, Sätze und Definitionen nicht genau zu unterscheiden.“ (Achtung: Ludwig benutzt für die Arbeit $A_{1}$ eine andere Vorzeichenkonvention!)

Ich habe den Ludwig hier sehr ausführlich zitiert, weil er auf einige wunde Punkte in der üblichen Lehrbuchliteratur hinweist. Seinem Buch wünsche ich eine größere Lesergemeinde, weil er sich nicht scheut, viele Stolperstelle explizit zu benennen und er darauf hinweist, wie es zu verstehen ist. Ich hoffe nun, damit genügend Stoff geliefert zu haben, um die Einleitung zu verbessern. Wobei wir in der Einleitung keine strenge Definition geben müssen, hier ist es wichtiger, weniger mit Fachausdrücken zu arbeiten aber stattdessen den Erfahrungshorizont von möglichst vielen Lesern anzusprechen, ohne dabei einer genauen Definition im Lemma zu widersprechen. ArchibaldWagner (Diskussion) 12:55, 20. Jun. 2022 (CEST)

Danke ArchibaldWagner, sehr verdienstvoll, beachtenswerte Information. - Leider ist der Ludwig aus unserer UB verschwunden, und ich bin jetzt für 7 Wochen auf Achse und weiß nicht, wie viel ich hieran weiterarbeiten (können) werde. Macht mal! --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:57, 20. Jun. 2022 (CEST)

Auch von mir ein dickes Lob für diese sehr klare und lehrreiche Information. Irgendwie weiß ich nun gar nicht mehr, warum ich Dir widersprochen hatte. Vermutlich hatte ich Dich einfach falsch verstanden. In der Sache scheinen wir uns ja alle einig zu sein. Wie man die Akzente setzt (etwas mehr oder weniger Entropie etc.), ist glaube ich kein inhaltlicher Dissens (mehr), sondern eine reine Geschmacksfrage. Nur habe ich jetzt etwas den Faden verloren. Was wolltest Du noch gleich an der Einleitung des Artikels verbessert wissen? --Pyrrhocorax (Diskussion) 14:15, 21. Jun. 2022 (CEST)

Danke Pyrrhocorax für das Lob. Ich kann allerdings den allgemeinen Konsens hier nicht sehen. Was ich geändert haben möchte? Lese einfach meine Beiträge und die Kommentare dazu von Bleckneuhaus weiter oben noch einmal! Die ausgiebigen Literaturzitate haben ich hier auch angeführt, um zu zeigen, dass es auch in der Fachliteratur unterschiedliche Definitionen gibt, die teils nicht miteinander vereinbar sind. Damit stelle ich implizit die Frage, wie wir damit umgehen sollen. Auch ist der Einwand Wärme aus Reaktionen noch nicht wirklich berücksichtigt: hier Bedarf es wohl eines Hinweises zum unterschiedlichen Gebrauch in der Alltagssprache und in der Fachsprache schon in der Einleitung. Ich selber habe in den nächsten Wochen kaum Zeit, um einen Änderungsvorschlag auszuarbeiten. Auch werde ich eine solche Entwurf nur angehen, wenn es Konsens ist, dass zumindest die Einleitung verbessert werden muss. Diesen Konsens sehe ich aber nach Deiner Frage leider noch nicht. ArchibaldWagner (Diskussion) 17:18, 22. Jun. 2022 (CEST)

Ich habe mir gerade den englischen Parallelartikel en:Heat angeschaut, dort findet sich im Abschnitt en:Heat#Carathéodory_(1909) eine Darlegung von offenkundig zwei verschiedenen Vorstellungen zum Begriff Wärme. Demnach entspricht das was oben unter der Nr. (6) und (7) zitiert wird der axiomatischen Definition nach Carathéodory (von 1909), einige der anderen Zitate s.o. beziehen sich eher auf das intuitive Verständnis von Wärme aus dem 19. Jahrhundert und der Messung von Wärmemengen mit Kalorimetern. Die Darlegung in der engl. Wikipedia bereichert die Betrachtung des Für-und-Widers der hier diskutierten Problematik und ergänzt die Literaturhinweise. ArchibaldWagner (Diskussion) 16:32, 3. Aug. 2022 (CEST)

Nachtrag (8) Der Wärmebegriff in einer naturphilosophischen Arbeit "Natural Philosophy Of Cause And Chance – Antecedence: Thermodynamics" von MaxBorn aus dem Jahre 1949. Siehe dort die Seiten 31-39... insbesondere die Definition (5.10) auf S 37 und die Bemerkung auf S 39 oben ”This was about forty years ago, but still all textbooks reproduce the 'classical' method, and I am almost certain that the same holds for the great majority of lectures – I know however, a few expections,..“ (heute sind es wohl leider schon 113 Jahre) – Interessant ist wie Born den Ansatz von Carathéodory begründet und lobt. ArchibaldWagner (Diskussion) 17:58, 3. Aug. 2022 (CEST)

Vorschläge zur Verbesserung der Einleitung

Okay. Die aktuelle Einleitung (Stand 22.06.2022) sieht so aus:

Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Der andere Teil der übergebenen Energie ist die physikalische Arbeit. Die Summe aus Wärme und Arbeit gibt nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik an, wie sich die innere Energie des Systems bei dem Vorgang ändert. Dabei ist die Arbeit als derjenige Anteil der übergebenen Energie definiert, der mit einer Änderung von äußeren Parametern verbunden ist, z. B. mit der Verkleinerung des Volumens beim Zusammendrücken eines Gases. Der übrige Anteil ist die Wärme. Ihre Übertragung lässt die äußeren Parameter unverändert und verändert stattdessen die Entropie des Systems, wodurch sich beispielsweise dessen innere Ordnung verringert, z. B. beim Schmelzen eines Eiswürfels. Wärme ist auch die einzige Form der Energie, die zwischen zwei Systemen allein aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturen übertragen wird. Dabei fließt Wärme stets von der höheren zur tieferen Temperatur.

Wenn ich Dich recht verstehe, reibst Du Dich an der unterstrichenen Passage. Ich kann Deine Kritikpunkte durchaus verstehen. Ich glaube, man könnte das Problem wesentlich entschärfen, wenn man einfach den Anspruch rausnimmt, dass es sich um eine Definition handelt.

Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Der andere Teil der übergebenen Energie ist die physikalische Arbeit. Die Summe aus Wärme und Arbeit gibt nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik an, wie sich die innere Energie des Systems bei dem Vorgang ändert. Dabei ist die Arbeit als derjenige Anteil der übergebenen Energie definiert, der mit einer Änderung von äußeren Parametern verbunden ist, z. B. mit der Verkleinerung des Volumens beim Zusammendrücken eines Gases. Der übrige Anteil ist die Wärme. Ihre Übertragung Wird nur Wärme übertragen aber keine Arbeit verrichtet, so bleiben die äußeren Parameter unverändert und stattdessen ändert sich die Entropie des Systems, wodurch sich beispielsweise dessen innere Ordnung verringert, z. B. beim Schmelzen eines Eiswürfels. Wärme ist auch die einzige Form der Energie, die zwischen zwei Systemen allein aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturen übertragen wird. Dabei fließt Wärme stets von der höheren zur tieferen Temperatur.

(Hinzufügungen kursiv). Wäre das so in Deinem Sinne? (Zur Erklärung: Ich glaube, dass wir bei diesem komplexen Thema weder auf irgendeine Erklärung der Arbeit noch auf die Erwähnung des Zusammenhangs zwischen Wärme und Entropie verzichten können. Ich finde dass dies die (hier leicht veränderte) Einleitung gar nicht so schlecht hinkriegt. --Pyrrhocorax (Diskussion) 21:13, 22. Jun. 2022 (CEST)

Hallo Pyrrhocorax, Dein Entwurf kommt meinen Vortellungen näher. Mir fehlt aber noch der Hinweis auf das geschlossene System (kein Materieaustausch). Ausgehend von Deinem Vorschlag folgt hier mein Entwurf mit dem Hinweis auf den Ausschluss von Materialbewegungen über die Systemgrenze:

Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Werden bei diesem Vorgang dem System weder Materie zugeführt noch entnommen, so ist die Änderung der inneren Energie des Systems gleich der Summe aus der übertragenen Wärme und der an dem System verrichteten physikalischen Arbeit. Der Energieanteil durch die Arbeit wird durch Änderung von äußeren Parametern übertragen und kann nur mit Gesetzen der Mechanik und der Elektrodynamik bestimmt werden. Beispiele hierfür sind Volumenänderung, das Drehen einer Welle und ein elektrischer Strom über zwei Leitungen durch die Systemgrenze. Wärme wird zwischen zwei Systemen allein aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturen übertragen. Dabei fließt Wärme stets von der höheren zur tieferen Temperatur. Bei einem Energietransfer ausschließlich durch Zufuhr von Wärme an ein System wird dessen Entropie größer. Dabei quantifiziert die Zustandsgröße Entropie die Vielfalt der möglichen internen molekularen Bewegungs- und Schwingungszustände. Eine solche Entropieerhöhung wird etwa bei einem schmelzenden Eiswürfels direkt wahrnehmbar.

Der 1. Hauptsatz ist m.E. hier unangebracht, da ja hier nur auf die formlmäßige Definition von Wärme eingegangen wird, siehe Zitat aus Ludwig oben. Die äußeren Parameter sollten nicht mit Äußere Zustandsgröße verlinkt werden, denn hier sind auch Parameter gemeint, die keine thermodynamische Zustandsgröße des Systems sind. ArchibaldWagner (Diskussion) 22:29, 23. Jun. 2022 (CEST)

Hm, ich bin mir nicht so ganz sicher, ob ich das wirklich besser finde als den Vorschlag von mir. Meine Kritikpunkte:

1. Das mit dem Materietransport ist wichtig und richtig, aber hier gleich am Anfang lenkt es in dieser Ausführlichkeit eher vom Wesentlichen ab.
2. Zitat: "Der Energieanteil durch die Arbeit wird durch Änderung von äußeren Parametern übertragen und kann nur mit Gesetzen der Mechanik und der Elektrodynamik bestimmt werden." Wird die Energie tatsächlich durch die Änderung der äußeren Parameter übertragen oder bewirkt der Energieübertrag eine Änderung der äußeren Parameter? Die Frage von Ursache und Wirkung ist hier nicht so einfach zu beantworten und deswegen finde ich die ursprüngliche Formulierung "... ist verbunden mit ..." deutlich besser. "nur" ist natürlich äußerst missverständlich: Wenn man einen Ort "nur zu Fuß" erreicht, meint man damit in der Regel, dass man mit dem Auto dort nicht hinkommt und nicht, dass ein Fußmarsch ausreicht, um ans Ziel zu kommen. Ich finde es auch nicht hilfreich, hier die Mechanik und Elektrodynamik zu erwähnen, denn es geht hier ja nicht um die Arbeit, sondern um die Wärme, aber, hey, war das nicht Dein Argument?
3. "Beispiele hierfür ..." Auch hier finde ich, dass der Begriff, der nicht das Lemma ist, keine Beispiele in der Einleitung verdient hat. Die gehören in den Artikel über die Arbeit.
4. "Dabei quantifiziert die Zustandsgröße Entropie die Vielfalt der möglichen internen molekularen Bewegungs- und Schwingungszustände." Ist das wirklich hilfreich? Menschen, die diesen Satz verstehen, brauchen auch nicht die Einleitung zu diesem Artikel. Und diejenigen, die elementare Informationen brauchen, verstehen ihn nicht.
5. Eine solche Entropieerhöhung wird etwa bei einem schmelzenden Eiswürfels direkt wahrnehmbar. Zum einen weiß ich nicht, was Du damit erklären möchtest. Zum anderen behaupte ich, dass die Entropieerhöhung generell nicht wahrnehmbar ist, auch nicht in diesem Fall.

Tut mir Leid, aber ich finde nicht, dass Dein Vorschlag die Einleitung verbessert. --Pyrrhocorax (Diskussion) 23:46, 23. Jun. 2022 (CEST)

Danke Pyrrhocorax für Deine prompte Stellungnahme. Ich trenne erst einmal den Abschnitt mit den Zitaten von der Diskussion um eine verbesserte Einleitung. Nun zu Deinen Einwänden:

zu 1. Es mag sein, dass es Dich ablenkt. Aber ein anderer Leser der z.B. bei einem therm. System an einen Ofen oder einen Bezinmotor denkt, wird bei einer Formulierung ohne die Einschränkung auf geschlossene Systeme ins Rätseln kommen. Ohne den Hinweis (kein Materialtransfer) würde ich als Leser den Artikel schon als falsch einstufen und hätte Zweifel, ob ich weiter lesen soll.

zu 2. Das nur ist tatsächlich nicht ganz glücklich gewählt, ersetze es durch alleine. Ich sehe hier zwar nicht eine Ursache-Wirkungs-Erklärung, aber lass uns den Satz wie folgt formulieren: Der Arbeit genannte Energieanteil ist mit einer Änderung von äußeren Parametern verbunden und kann alleine mit Gesetzen der Mechanik und der Elektrodynamik bestimmt werden. - Der Hinweis, dass die Arbeit alleine durch Methoden außerhalb der Thermodynamik bestimmbar ist, ist allerdings zentral für die Messung der Wärme in (aus der Mechanik kommenden) energetischen Größen, siehe hierzu entsprechende Literatur zur Grundlegung der Thermodynamik (Callen, Ludwig, Lieb und Yngvason,...), also ein Kernpunkt für das Verständnis von Wärme.

zu 3. Hier bingst Du selbst das Beispiel mit der Volumenänderung. Ich möchte es ergänzt wissen, um einen Arbeitsprozess der irreversibel ist. Ich halte Hinweise auf konkrete Situation aus dem Alltag auch in der Einleitung für geeignet, dem Leser ein für das Verständnis geeigneten konkreten Kontext anzubieten.

zu 4. Ist das ”..wodurch sich beispielsweise dessen innere Ordnung verringert..“ hier wirklich verständlicher? Was soll sich ein Laie unter der inneren Ordnung denn nun vorstellen? Zumal verringert nicht immer gegeben ist, wenn das System etwa abgekühlt wird. Dann ist es besser, wohl ganz auf eine nähere Erklärung zur Entropie zu verzichten und diese dessen Lemma zu überlassen

zu 5. Ich hatte das eingeführt, um den Eiswürfel der aktuellen Einleitung zu retten. M.M. nach kann dieser Satz auch ganz entfallen.

Aufgrund Deiner Einwände ändere ich meinen Entwurf zu:

 Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Werden bei diesem Vorgang dem System weder Materie zugeführt noch entnommen, so ist die Änderung der inneren Energie des Systems gleich der Summe aus der übertragenen Wärme und der an dem System verrichteten physikalischen Arbeit. Letztere ist mit einer Änderung von äußeren Parametern verbunden und kann alleine mit Gesetzen der Mechanik und der Elektrodynamik bestimmt werden. Beispiele hierfür sind Volumenänderung, das Drehen einer Welle und ein elektrischer Strom über zwei Leitungen durch die Systemgrenze. Wärme wird zwischen zwei Systemen allein aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturen übertragen. Dabei fließt Wärme stets von der höheren zur tieferen Temperatur. Bei einem Energietransfer ausschließlich durch Zufuhr von Wärme an ein System wird dessen Entropie größer.

Wenn man die Beispiele für Arbeitsprozesse weglässt, sieht es so aus:

 Die physikalische Größe Wärme erfasst einen Teil der Energie, die bei einem Vorgang von einem thermodynamischen System aufgenommen oder abgegeben wird. Werden bei diesem Vorgang dem System weder Materie zugeführt noch entnommen, so ist die Änderung der inneren Energie des Systems gleich der Summe aus der übertragenen Wärme und der an dem System verrichteten physikalischen Arbeit. Letztere ist mit einer Änderung von äußeren Parametern verbunden und kann alleine mit Gesetzen der Mechanik und der Elektrodynamik bestimmt werden. Wärme wird zwischen zwei Systemen allein aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturen übertragen. Dabei fließt Wärme stets von der höheren zur tieferen Temperatur. Bei einem Energietransfer ausschließlich durch Zufuhr von Wärme an ein System wird dessen Entropie größer.

ArchibaldWagner (Diskussion) 12:38, 24. Jun. 2022 (CEST)