Zustandseigenschaften

Zustandseigenschaften, auch Zustandsgrößen genannt, beschreiben den thermodynamischen Zustand eines Systems. Sie hängen ausschließlich vom aktuellen Zustand ab und nicht davon, welcher Weg oder welche Prozesse zu diesem Zustand geführt haben. Typische Größen sind Temperatur (T), Druck (p), Volumen (V), Innere Energie (U), Entropie (S) und Stoffmenge (n).

Man unterscheidet zwischen intensiven und extensiven Zustandseigenschaften. Intensive Größen bleiben unverändert, wenn die Systemgröße verändert wird, z. B. Temperatur, Druck, Dichte, chemisches Potenzial. Extensivgrößen verhalten sich proportional zur Menge des Systems, z. B. Volumen, Innere Energie, Entropie, Masse, Stoffmenge. Viele Größen lassen sich aus einer oder mehreren Zustandsgrößen durch eine Gleichung der Zustände ableiten, etwa p = f(T, V) oder U = U(S, V, N).

Der Zustand eines einfachen, homogenen Systems lässt sich durch ein Minimset unabhängiger Zustandsgrößen festlegen, z. B. T und V oder S und V; der verbleibende Parameter wird durch die Zustandsgleichung bestimmt. Diese Beziehungen bilden die fundamentalen Gleichungen der Thermodynamik und verknüpfen die Zustandsgrößen miteinander.

Zustandseigenschaften spielen eine zentrale Rolle bei der Beschreibung von Phasenübergängen, der Analyse von Materialien und der Auslegung thermischer Prozesse wie Motoren oder Kühlsystemen. Sie unterscheiden sich von Prozessgrößen wie Wärme Q und Arbeit W, die vom spezifischen Verlauf abhängen, den das System nimmt.