Zustandsänderung

Mit Zustandsänderung wird allgemein die Veränderung eines Systems von einem Zustand in einen anderen bezeichnet.

Zustandsänderung im Bereich der Biologie

In der Biologie finden sich solche Zustandsänderungen etwa in der Metamorphose oder im Sterben.

Zustandsänderung im Bereich der Physik

Die Physik beschäftigt sich wesentlich mit der Beschreibung und der Veränderung von Zuständen.

Begriff in der Mechanik

So beschreibt etwa die physikalische Größe der Beschleunigung die Änderung des Bewegungszustandes eines Körpers.

Begriff in der Thermodynamik

In der Thermodynamik sind zum einen die Änderungen von Aggregatzuständen und die damit einhergehenden Phasenübergänge von Stoffen zu erwähnen, die stets auch mit einer Entropieänderung verbunden sind. Beispiele hierzu sind das Schmelzen von Eis oder das Verdampfen und Kondensieren von Wasser.

Zum anderen werden Zustandsänderungen von Gasen beschrieben. Dabei wird das thermodynamische System von einem Zustand in einen anderen überführt. Eine einfache Zustandsänderung ist z. B. bei einem Luftballon zu beobachten, der an einem Sommertag bei hoher Temperatur mit einem Gas gefüllt wurde. Kommt dieser in einen klimatisierten Raum, so schrumpft der Ballon. Man unterscheidet folgende Spezialfälle von Zustandsänderungen:

a)  Isobare Zustandsänderung (Druck konstant)

b)  Isochore Zustandsänderung (Volumen konstant)

c)  Isotherme Zustandsänderung (Temperatur konstant)

d)  Adiabatische Zustandsänderung (kein Austausch von Wärmeenergie)

e)  Isentrope Zustandsänderung (keine Änderung der Entropie des Gesamtsystems)

f)  Isenthalpe Zustandsänderung (keine Änderung der Enthalpie des Gesamtsystems)

g)  Polytrope Zustandsänderung (Adiabatenexponent konstant)

Die Zustandsänderungen a) bis f) sind Spezialfälle von g). Bei der Zustandsänderung g) kann der Exponent theoretisch jeden Wert zwischen $-\infty$ und +$\infty$ annehmen. Zu bemerken ist, dass es sich bei diesen Zustandsänderungen um Idealisierungen handelt, denn bei realen Zustandsänderungen ist auch n nicht konstant.

Begriff in der Atom-, Kern- und Quantenphysik

In den mikrophysikalischen Spezialgebieten der Atom-, Kern- und Quantenphysik werden vor allem die Veränderung von Energiezuständen beschrieben.

Weblinks

• Thermodynamische Ableitung der Berechnungsformeln für reversible Zustandsänderungen des idealen Gases und kostenfreies Rechenprogramm (auch für Vergleichsprozesse)