Systemtemperatur

Systemtemperatur ist eine thermodynamische Zustandsgröße, die den mittleren Energiegehalt der Molekularbewegung in einem System beschreibt. Sie dient als Maß für die Erregung der Teilchen und bestimmt die Richtung des Wärmeaustauschs. Im thermischen Gleichgewicht zweier Körper in Kontakt besitzt jedes System dieselbe Temperatur.

In der klassischen Thermodynamik wird Temperatur T definiert über die Entropie S: T ist der Parameter, der die Veränderung von S mit der Energie E beschreibt (1/T = ∂S/∂E bei konstantem Volumen und Teilchenzahl). Die Einheit ist Kelvin. Temperaturunterschiede zwischen System und Umgebung treiben Wärmeströme; Systemtemperatur kann sich unter Nicht-Gleichgewichtsbedingungen unterscheiden, weshalb Begriffe wie effektive Temperatur verwendet werden können.

Messung: Temperatur wird durch verschiedene Typen von Sensoren bestimmt. Typische Instrumente sind Thermoelemente, Widerstands- oder Halbleitersensoren (RTD, Thermistoren) sowie Infrarot- bzw. Nicht-Kontakt-Messverfahren. Wichtige Aspekte sind Kalibrierung, Sensorplatzierung, Temperaturgradienten und zeitliche Trägheit. In kleinen Systemen oder schnellen Prozessen können Nicht-Gleichgewichte die Messung erschweren und zu Abweichungen führen.

Anwendungen: Die Systemtemperatur ist zentral für die Wärmeabfuhr, Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Maschinen, Elektronik, Gebäuden und industriellen Prozessen. In der Physik dient sie als zentrale Größe der statistischen Mechanik; in der Praxis beeinflusst sie technische Designentscheidungen, Sicherheitskonzepte und Betriebsgrenzen von Systemen maßgeblich.