Hauptsätze der Thermodynamik

Die Hauptsätze der Thermodynamik sagen, wie Wärme, Arbeit und innere Energie zusammenhängen: Energie bleibt erhalten ($\Delta U = Q + W$), und Wärme fliesst von selbst nur vom wärmeren zum kälteren Körper. Darum hat jede Wärmekraftmaschine Abwärme.

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2. Jahr Gymnasium - 3. Jahr Gymnasium
Gymnasium

Eine historische Dampf-Zahnradbahn fährt einen grünen Berghang hinauf, Jugendliche schauen vom Wanderweg aus zu.

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Das musst du wissen

Erklärung

Die Thermodynamik beschreibt, wie Wärme und die innere Energie eines Körpers ändern. Der erste Hauptsatz sagt: Dabei geht keine Energie verloren. Der zweite sagt, wohin Wärme von selbst fliesst und warum jede Maschine Abwärme hat.

Innere Energie und Temperatur

Die Teilchen eines Körpers bewegen sich ungeordnet. Ihre Gesamtenergie heisst innere Energie U, der Anteil aus der Teilchenbewegung auch thermische Energie.

Die Temperatur misst, wie stark sich die Teilchen im Mittel bewegen. In der Thermodynamik rechnest du in Kelvin ( $ϑ$ ist die Temperatur in °C):

T = ϑ + 273.15 K

Ein Unterschied von 1 K ist so gross wie $1 ° C$ .

MerkeIn den Formeln der Thermodynamik steht die Temperatur immer in Kelvin.

Wärme und nullter Hauptsatz

Wärme Q ist Energie, die wegen eines Temperaturunterschieds übertragen wird. Zum Erwärmen brauchst du

Q = c \cdot m \cdot Δ T

mit der spezifischen Wärmekapazität c, für Wasser c≈4.18 kJ/(kg·K).

Nullter Hauptsatz: Stehen zwei Körper je mit einem dritten im thermischen Gleichgewicht, dann auch miteinander. Darauf beruht jedes Thermometer.

MerkeTemperatur ist ein Zustand, Wärme ist Energie unterwegs.

Wärme für 1 kg Wasser: waagrecht die Temperaturerhöhung in Kelvin, senkrecht die Wärme in Kilojoule. Für 20 K braucht es 83.6 kJ, für 80 K schon 334.4 kJ. Die Linie ist eine Gerade.

Erster Hauptsatz: Energie bleibt erhalten

Die innere Energie eines Gases ändert sich durch zugeführte Wärme Q und durch Arbeit W, die am Gas verrichtet wird:

Δ U = Q + W

Was dem Gas zugeführt wird, zählt positiv. Gibt es Wärme ab oder schiebt es selbst einen Kolben hinaus, zählt der Wert negativ.

Manche Bücher zählen die Arbeit des Gases positiv und schreiben $Δ U = Q - W$ . Physikalisch ist das dasselbe.

MerkeZugeführte Wärme plus am Gas verrichtete Arbeit gleich Zunahme der inneren Energie. Eine Maschine, die Arbeit ohne Energiezufuhr abgibt, gibt es nicht.

Energiebilanz in Joule: Das Gas bekommt 500 J Wärme und gibt 200 J als Arbeit am Kolben ab (W = −200 J). Seine innere Energie nimmt um 300 J zu.

Die ideale Gasgleichung

Ein ideales Gas besteht aus winzigen Teilchen, die nur zusammenstossen und sonst keine Kräfte aufeinander ausüben. Luft verhält sich bei normalem fast so. Es gilt:

p·V=n·R·T

mit p in Pa, V in m³, Stoffmenge n in mol, T in K und R=8.314 J/(mol·K).

Bleibt die Gasmenge gleich, folgt daraus:

\frac{p _{1} \cdot V _{1}}{T _{1}} = \frac{p _{2} \cdot V _{2}}{T _{2}}

MerkeIn die Gasgleichung gehört die Temperatur in Kelvin, nie in °C.

Isochor und isobar

Isochor heisst: Das Volumen bleibt gleich. Dann bleibt pT gleich, und das Gas verrichtet keine Arbeit. Mit W=0 gilt $Δ U = Q$ .

Isobar heisst: Der Druck bleibt gleich. Dann bleibt VT gleich. Dehnt sich das Gas aus, ist die am Gas verrichtete Arbeit negativ:

W = - p \cdot Δ V

MerkeIso heisst gleich: isochor gleiches Volumen, isobar gleicher Druck, isotherm gleiche Temperatur.

Isochor, Gas in einem festen Gefäss: waagrecht die Temperatur in Kelvin, senkrecht der Druck in Kilopascal. Bei 300 K herrschen 100 kPa, bei 450 K schon 150 kPa. Die Gerade läuft durch den Nullpunkt.

Isotherm und adiabatisch

Isotherm heisst: Die Temperatur bleibt gleich. Dann bleibt p·V gleich. Beim idealen Gas ändert sich U nicht, also gilt Q=−W.

Adiabatisch heisst: Es wird keine Wärme ausgetauscht. Mit Q=0 gilt $Δ U = W$ . Drückst du eine Velopumpe schnell zusammen, wird die Luft darin warm.

Isotherme im p-V-Diagramm: waagrecht das Volumen in Litern, senkrecht der Druck in Kilopascal. Bei 3 L herrschen 100 kPa, beim doppelten Volumen von 6 L nur noch 50 kPa.

Zweiter Hauptsatz und Wirkungsgrad

Wärme fliesst von selbst nur vom wärmeren zum kälteren Körper. Ein Kühlschrank schafft den umgekehrten Weg nur mit elektrischer Arbeit.

Gleichwertig gilt: Keine Wärmekraftmaschine wandelt Wärme vollständig in Arbeit um, sie gibt immer Abwärme ab. Ihr Wirkungsgrad ist $η = \frac{W}{Q _{zu}}$ , höchstens aber

η_{C} = 1 - \frac{T _{k}}{T _{w}}

(Carnot-Wirkungsgrad, $T_{w}$ heiss, $T_{k}$ kalt, in Kelvin).

MerkeJe heisser die Wärmequelle und je kälter die Umgebung, desto höher der mögliche Wirkungsgrad.

Energiefluss einer Wärmekraftmaschine in Kilojoule: Von 100 kJ zugeführter Wärme werden 35 kJ zu Arbeit, 65 kJ gehen als Abwärme an die Umgebung. Der Wirkungsgrad ist 35 Prozent.

Entropie und dritter Hauptsatz

Die Entropie S misst, auf wie viele Arten sich die Teilchen anordnen können. Nimmt ein Körper bei der Temperatur T umkehrbar Wärme Q auf, gilt $Δ S = \frac{Q}{T}$ .

Im abgeschlossenen System nimmt sie nie ab. Fliesst Wärme von warm nach kalt, gewinnt der kalte Körper mehr Entropie, als der warme verliert.

Dritter Hauptsatz: Der absolute Nullpunkt 0 K ist unerreichbar.

MerkeVon selbst laufen nur Vorgänge ab, bei denen die Entropie insgesamt zunimmt.

Wärme und Hauptsätze der Thermodynamik (hauptsatz der thermodynamik): Übersicht mit Innere Energie und Temperatur; Wärme und nullter Hauptsatz; Erster Hauptsatz: Energie bleibt erhalten; Die ideale Gasgleichung. — Wärme und Hauptsätze der Thermodynamik auf einen Blick: die wichtigsten Regeln.

Häufige Fehler

✕Ein Liter Tee bei $80 ° C$ enthält mehr Wärme als ein Liter Tee bei $30 ° C$ .
✓Er hat mehr innere Energie. Wärme ist nur die Energie, die gerade übertragen wird, etwa wenn der Tee abkühlt.
✕Carnot-Wirkungsgrad zwischen $300 ° C$ und $20 ° C$ : $η = 1 - \frac{20}{300} \approx 93 %$ .
✓Temperaturen in Kelvin einsetzen: $η = 1 - \frac{293.15 K}{573.15 K} \approx 49 %$ .
✕Ein Gas bekommt 500 J Wärme und verrichtet 200 J Arbeit, also $Δ U = 500 J + 200 J = 700 J$ .
✓Verrichtet das Gas Arbeit, gibt es Energie ab: W=−200 J, also $Δ U = 300 J$ .
✕Ein Kühlschrank widerspricht dem zweiten Hauptsatz, weil er Wärme von kalt nach warm bringt.
✓Von selbst geht das nicht, darum braucht der Kühlschrank elektrische Arbeit. Hinten gibt er mehr Wärme an die Küche ab, als er innen aufnimmt.

Begriffe zum Nachschlagen

Innere Energie: Die Energie aller Teilchen eines Körpers zusammen, Zeichen U. Sie wächst, wenn du Wärme zuführst oder am Körper Arbeit verrichtest.
Kelvin: Einheit der absoluten Temperatur, Zeichen K. 0 K ist der absolute Nullpunkt, 0 °C sind 273.15 K.
Ideales Gas: Modell eines Gases aus winzigen Teilchen ohne Kräfte untereinander. Es gilt p · V = n · R · T.
Isochor: Zustandsänderung bei gleichem Volumen. Das Gas verrichtet keine Arbeit.
Isobar: Zustandsänderung bei gleichem Druck.
Isotherm: Zustandsänderung bei gleicher Temperatur. Beim idealen Gas bleibt p · V gleich.
Adiabatisch: Zustandsänderung ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung, Q = 0.
Wirkungsgrad: Nutzen geteilt durch Aufwand, bei einer Wärmekraftmaschine abgegebene Arbeit durch zugeführte Wärme. Immer kleiner als 1.
Entropie: Mass für die Zahl der möglichen Teilchenanordnungen, Zeichen S. In einem abgeschlossenen System nimmt sie nie ab.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Aggregatzustände Arbeit und Energieerhaltung

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Erster Hauptsatz am Kolben

Ein Gas in einem Zylinder bekommt 800 J Wärme. Gleichzeitig schiebt es den Kolben hinaus und verrichtet dabei 300 J Arbeit. Um wie viel ändert sich seine innere Energie?

Energiebilanz in Joule: 800 J Wärme kommen hinein, 300 J gehen als Arbeit am Kolben hinaus, die innere Energie nimmt um 500 J zu.

Lösung Schritt für Schritt

Die Wärme wird zugeführt, also ist sie positiv:Q=+800 J
Das Gas verrichtet die Arbeit selbst, es gibt Energie ab. Die am Gas verrichtete Arbeit ist negativ:W=−300 J
Erster Hauptsatz: $Δ U = Q + W = 800 J - 300 J = 500 J$

Die innere Energie des Gases nimmt um 500 J zu. Das Gas wird wärmer.

Beispiel 2Teewasser im Wasserkocher

Eine Jugendliche wartet in der Küche neben einem dampfenden Wasserkocher, daneben stehen eine Teetasse und ein Teekrug.

Noemi will in Chur Tee machen. Sie füllt 1.5 kg Wasser mit $15 ° C$ in den Wasserkocher, der eine von 2000 W hat. In Chur siedet Wasser bei rund $98 ° C$ . Wie viel Wärme braucht das Wasser bis zum Sieden, und wie lange dauert das, wenn keine Wärme verloren geht? ( $c_{Wasser} = 4.18 kJ/(kg\cdotK)$ )

Lösung Schritt für Schritt

Temperaturerhöhung, in Kelvin gleich gross wie in °C: $Δ T = 98 ° C - 15 ° C = 83 K$
Benötigte Wärme: $Q = c \cdot m \cdot Δ T = 4.18 \frac{kJ}{kg\cdotK} \cdot 1.5 kg \cdot 83 K \approx 520 kJ$
Der Wasserkocher liefert 2000 J pro Sekunde. Zeit gleich Energie durch Leistung: $t = \frac{Q}{P} = \frac{52 0 ^{'} 410 J}{2000 W} \approx 260 s$
In Minuten: 260 s≈4.3 min. In Wirklichkeit dauert es etwas länger, weil der Kocher selbst und die Luft mitgewärmt werden.

Das Wasser braucht etwa 520 kJ Wärme. Ohne Verluste siedet es nach rund 4.3 Minuten.

Beispiel 3Verschlossene Flasche im heissen Auto

Eine verschlossene Glasflasche liegt im Sonnenlicht auf dem Rücksitz eines parkierten Autos, draussen Palmen und ein See.

Eine leere Glasflasche wird bei $20 ° C$ und einem Luftdruck von 100 kPa fest verschlossen. An einem Sommertag im Tessin liegt sie im Auto, die Luft darin erwärmt sich auf $50 ° C$ . Wie gross ist jetzt der Druck in der Flasche? Das Volumen der Flasche bleibt gleich.

Druck in der verschlossenen Flasche: waagrecht die Temperatur in Kelvin, senkrecht der Druck in Kilopascal. Bei 293.15 K sind es 100 kPa, bei 323.15 K etwa 110.2 kPa.

Lösung Schritt für Schritt

Das Volumen bleibt gleich, die Zustandsänderung ist isochor. Dann gilt: $\frac{p _{1}}{T _{1}} = \frac{p _{2}}{T _{2}} \Rightarrow p_{2} = p_{1} \cdot \frac{T _{2}}{T _{1}}$
Temperaturen in Kelvin umrechnen: $T_{1} = 293.15 K T_{2} = 323.15 K$
Einsetzen: $p_{2} = 100 kPa \cdot \frac{323.15 K}{293.15 K} \approx 110.2 kPa$

In der Flasche herrschen jetzt etwa 110 kPa, rund 10 % mehr als beim Verschliessen.

Beispiel 4Wirkungsgrad eines Dampfkraftwerks

Ein Kraftwerk mit Kühlturm steht an einem Fluss, aus dem Kühlturm steigt eine weisse Dampfwolke, im Vordergrund Velofahrer auf dem Uferweg.

In einem Dampfkraftwerk an einem Fluss strömt Dampf mit $550 ° C$ in die Turbine. Das Kühlwasser hat $20 ° C$ . Wie gross ist der höchstmögliche Wirkungsgrad? Das Kraftwerk erreicht in Wirklichkeit 40 %. Wie viel Abwärme fällt an, wenn es 1000 MJ Wärme aufnimmt?

Energiefluss des Kraftwerks in Megajoule: Von 1000 MJ Wärme werden 400 MJ zu Arbeit, 600 MJ gehen als Abwärme ins Kühlwasser und in die Luft.

Lösung Schritt für Schritt

Temperaturen in Kelvin: $T_{w} = 823.15 K T_{k} = 293.15 K$
Carnot-Wirkungsgrad: $η_{C} = 1 - \frac{293.15 K}{823.15 K} \approx 1 - 0.356 = 0.644 \approx 64 %$
Mit dem echten Wirkungsgrad von 40 % wird ein Teil der Wärme zu Arbeit: $W = η \cdot Q_{zu} = 0.40 \cdot 1000 MJ = 400 MJ$
Der Rest ist Abwärme (erster Hauptsatz): $Q_{ab} = Q_{zu} - W = 1000 MJ - 400 MJ = 600 MJ$

Höchstens etwa 64 % wären möglich. Bei 40 % gehen von 1000 MJ Wärme 600 MJ als Abwärme an Fluss und Luft.

Jetzt du

Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

Einstieg5Üben5Knacknüsse5

1
Rechne $25 ° C$ in Kelvin und 300 K in °C um.
Lösung zeigen
Ergebnis: 298.15 K und $26.85 ° C$
Kelvin-Skala von 250 K bis 320 K: 0 °C liegt bei 273.15 K, 25 °C bei 298.15 K, knapp daneben 300 K.
1. $T = ϑ + 273.15 K$ .
2. 25+273.15=298.15, also 298.15 K.
3. 300−273.15=26.85, also $26.85 ° C$ .
2
Ein Gas in einer verschlossenen Stahlflasche (Volumen bleibt gleich) bekommt 400 J Wärme. Um wie viel ändert sich seine innere Energie?
Lösung zeigen
Ergebnis: $Δ U = 400 J$
Energiebilanz in Joule: 400 J Wärme kommen hinein, keine Arbeit, die innere Energie nimmt um 400 J zu.
1. Das Volumen bleibt gleich, das Gas verrichtet keine Arbeit: W=0.
2. $Δ U = Q + W = 400 J + 0 = 400 J$ .
3
Wie viel Wärme brauchst du, um 2.0 kg Wasser um 10 K zu erwärmen? (c=4.18 kJ/(kg·K))
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Ergebnis: Q=83.6 kJ
Wärme für 2 kg Wasser: waagrecht die Temperaturerhöhung in Kelvin, senkrecht die Wärme in Kilojoule. Für 10 K braucht es 83.6 kJ.
1. $Q = c \cdot m \cdot Δ T$ .
2. Q=4.18·2.0·10 kJ=83.6 kJ.
4
Ein Gas wird in einem Zylinder erwärmt, der Kolben bewegt sich dabei so, dass der Druck gleich bleibt. Wie heisst diese Zustandsänderung?
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Ergebnis: isobar
1. Gleich bleibt der Druck.
2. Gleicher Druck heisst isobar.
5
Ein Motor nimmt 1000 J Wärme auf und gibt 300 J Arbeit ab. Wie gross ist sein Wirkungsgrad, und wie viel Abwärme fällt an?
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Ergebnis: $η = 30 %$ , Abwärme 700 J
Energiefluss des Motors in Joule: 1000 J Wärme hinein, 300 J Arbeit und 700 J Abwärme hinaus.
1. $η = \frac{W}{Q _{zu}} = \frac{300 J}{1000 J} = 0.30 = 30 %$ .
2. Abwärme: 1000 J−300 J=700 J.

6
Ein Gas gibt 150 J Wärme an die Umgebung ab. Gleichzeitig wird es mit 250 J Arbeit zusammengedrückt. Wie ändert sich seine innere Energie?
Lösung zeigen
Ergebnis: $Δ U = + 100 J$
1. Abgegebene Wärme ist negativ: Q=−150 J.
2. Am Gas verrichtete Arbeit ist positiv: W=+250 J.
3. $Δ U = - 150 J + 250 J = 100 J$ .
7
Ein Gas dehnt sich bei einem gleichbleibenden Druck von 100 kPa von 2.0 L auf 3.5 L aus. Wie gross ist die am Gas verrichtete Arbeit W?
Lösung zeigen
Ergebnis: W=−150 J
1. $Δ V = 1.5 L = 0.0015 m^{3}$ .
2. $W = - p \cdot Δ V = - 10 0^{'} 000 Pa \cdot 0.0015 m^{3} = - 150 J$ .
3. Das Gas verrichtet also 150 J Arbeit nach aussen.
8
Wie viel Stoffmenge Luft steckt in einem Gefäss von 24 L bei 100 kPa und $20 ° C$ ? (R=8.314 J/(mol·K))
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Ergebnis: n≈0.98 mol
1. V=0.024 m³, T=293.15 K, p=100'000 Pa.
2. n=p·VR·T=100'000·0.0248.314·293.15 mol=24002437 mol≈0.98 mol.
9
Du hältst eine Spritze mit 60 mL Luft bei 100 kPa vorne zu und drückst die Luft langsam auf 20 mL zusammen. Die Temperatur bleibt gleich. Wie gross ist der Druck jetzt?
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Ergebnis: $p_{2} = 300 kPa$
1. Isotherm: $p_{1} \cdot V_{1} = p_{2} \cdot V_{2}$ .
2. $p_{2} = \frac{100 kPa \cdot 60 mL}{20 mL} = 300 kPa$ .
10
Eine ideale Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen 500 K und 300 K. Wie gross ist ihr Carnot-Wirkungsgrad?
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Ergebnis: $η_{C} = 40 %$
1. $η_{C} = 1 - \frac{T _{k}}{T _{w}}$ .
2. $η_{C} = 1 - \frac{300}{500} = 1 - 0.6 = 0.4 = 40 %$ .

11
Ein Gas bekommt bei gleichbleibendem Druck von 100 kPa eine Wärme von 500 J und dehnt sich dabei um 1.2 L aus. Um wie viel nimmt seine innere Energie zu?
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Ergebnis: $Δ U = 380 J$
1. Volumenarbeit: $W = - p \cdot Δ V = - 10 0^{'} 000 Pa \cdot 0.0012 m^{3} = - 120 J$ .
2. Erster Hauptsatz: $Δ U = Q + W = 500 J - 120 J = 380 J$ .
12
2.0 kg Eis schmelzen bei $0 ° C$ . Die Schmelzwärme von Eis beträgt 334 kJ/kg. Um wie viel nimmt die Entropie zu?
Lösung zeigen
Ergebnis: $Δ S \approx 2.45 kJ/K$
1. Aufgenommene Wärme: Q=2.0 kg·334 kJ/kg=668 kJ.
2. Die Temperatur bleibt beim Schmelzen bei 273.15 K.
3. $Δ S = \frac{Q}{T} = \frac{66 8 ^{'} 000 J}{273.15 K} \approx 2446 J/K \approx 2.45 kJ/K$ .
13
1000 J Wärme fliessen von einem Körper mit 400 K zu einem mit 300 K. Beide Temperaturen ändern sich dabei kaum. Wie ändert sich die Entropie insgesamt?
Lösung zeigen
Ergebnis: $Δ S \approx + 0.83 J/K$
1. Der warme Körper verliert $\frac{1000 J}{400 K} = 2.5 J/K$ .
2. Der kalte Körper gewinnt $\frac{1000 J}{300 K} \approx 3.33 J/K$ .
3. Insgesamt: 3.33 J/K−2.5 J/K≈0.83 J/K. Die Entropie nimmt zu, wie es der zweite Hauptsatz verlangt.
14
Ein Kühlschrank entzieht dem Innenraum 300 J Wärme und nimmt dafür 100 J elektrische Arbeit auf. Wie viel Wärme gibt er an die Küche ab?
Lösung zeigen
Ergebnis: 400 J
1. Der Kühlschrank speichert im Dauerbetrieb keine Energie: Was hineingeht, muss hinaus.
2. Hinein gehen 300 J Wärme und 100 J Arbeit.
3. An die Küche: 300 J+100 J=400 J.
15
Ein ideales Gas hat 2.0 L, 100 kPa und 300 K. Es wird auf 1.0 L zusammengedrückt, danach misst man 250 kPa. Welche Temperatur hat es jetzt, in K und in °C?
Lösung zeigen
Ergebnis: $T_{2} = 375 K \approx 102 ° C$
1. Gasmenge gleich: $\frac{p _{1} \cdot V _{1}}{T _{1}} = \frac{p _{2} \cdot V _{2}}{T _{2}}$ .
2. $T_{2} = T_{1} \cdot \frac{p _{2} \cdot V _{2}}{p _{1} \cdot V _{1}} = 300 K \cdot \frac{250 \cdot 1.0}{100 \cdot 2.0} = 375 K$ .
3. 375−273.15=101.85, also etwa $102 ° C$ .

Verwechselst du noch Wärme, Arbeit und innere Energie oder die Vorzeichen im ersten Hauptsatz, geht eine Lehrperson die Aufgaben mit dir Schritt für Schritt durch. Physik-Nachhilfe fürs Gymnasium

Üben ohne Ende

Trainer: Hauptsätze der Thermodynamik

So funktioniert der Trainer

Immer neue Fragen zum Anklicken, jede mit kurzer Erklärung. Stufe 1 übt die Hauptsätze und Fachwörter, Stufe 2 kurze Rechnungen, Stufe 3 Vorzeichen, Kelvin-Fallen und Entropie.

Was sagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Löse die Aufgabe und drück «Prüfen» (oder Enter).

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Für Eltern und Lehrpersonen

Einordnung

Typische Klasse: 2. Jahr Gymnasium - 3. Jahr Gymnasium
Stufe: Gymnasium
Fach: Physik

Im 2. oder 3. Jahr am Gymnasium in der Wärmelehre: zuerst Temperatur, Wärme und das ideale Gas, danach der erste und der zweite Hauptsatz mit Wärmekraftmaschinen.

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Wie viele Hauptsätze der Thermodynamik gibt es?

Üblich sind vier: der nullte (thermisches Gleichgewicht), der erste (Energieerhaltung), der zweite (Richtung der Wärme, Entropie) und der dritte (absoluter Nullpunkt unerreichbar). Am Gymnasium stehen der erste und der zweite im Mittelpunkt.

Was sagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik einfach erklärt?

Energie geht nicht verloren. Die innere Energie eines Gases wächst um die zugeführte Wärme und um die Arbeit, die man am Gas verrichtet: $Δ U = Q + W$ .

Was sagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik?

Wärme fliesst von selbst nur vom wärmeren zum kälteren Körper. Darum kann keine Maschine Wärme vollständig in Arbeit umwandeln, und in einem abgeschlossenen System nimmt die Entropie nie ab.

Was heisst isochor, isobar und isotherm?

Es sind Zustandsänderungen eines Gases, bei denen eine Grösse gleich bleibt: bei isochor das Volumen, bei isobar der Druck, bei isotherm die Temperatur.