Zustandssatz

Der Zustandsatz, auch als Zustandspostulat bekannt, ist ein Grundprinzip der Thermodynamik. Er besagt, dass der thermodynamische Zustand eines einfachen kompressiblen Systems durch zwei unabhängige intensive Größen eindeutig festgelegt wird. Damit lassen sich alle anderen Zustandsgrößen des Systems als Funktionen dieser beiden Größen ausdrücken.

In der Praxis bedeutet dies, dass der Zustand eines Systems durch zwei frei wählbare Zustandsgrößen beschrieben werden kann, zum Beispiel Druck und Temperatur oder Druck und Volumen. Die übrigen Größen wie Temperatur, Volumen, innere Energie, Entropie und Enthalpie ergeben sich aus einer passenden Zustandsgleichung oder aus thermodynamischen Potenzialen. Für ideale Gase führt die Zustandsgleichung PV = nRT und damit die zwei unabhängigen Größen direkt zur Bestimmung der übrigen Eigenschaften.

Der Zustandsatz gilt besonders für einfache, homogen zusammengesetzte Systeme im festen Phasenzustand. Bei Mehrkomponentensystemen oder Systemen mit variierender Zusammensetzung erweitert sich die Anzahl der unabhängigen Variablen entsprechend der Freiheitsgrade des Systems. In solch Fällen ist die Dimension des Zustandsraums größer, aber immer noch durch eine minimale Menge unabhängiger Eigenschaften bestimmt.

Bedeutung: Der Zustandsatz rechtfertigt die Verwendung eines Zustandsraums und von Zustandsgleichungen, die es ermöglichen, beliebige Zustandsänderungen und thermodynamische Prozesse konsistent zu beschreiben. Er bildet die Grundlage für das Konzept der Zustandgrößen und der thermodynamischen Potenziale.