Materie

Eigenschaften

Thermische Eigenschaften

Wenn sich Materie im thermischen Gleichgewicht befindet, lässt sich ihr eine Temperatur zuordnen.

Die Temperatur eines Materieobjektes ist umso höher, je höher seine innere Energie ist; bei Zufuhr von Wärme erhöht sich im Allgemeinen die Temperatur. Das Verhältnis zwischen zugeführter Wärmemenge und Temperaturerhöhung ist eine temperaturabhängige Materialeigenschaft, die man als Wärmekapazität bezeichnet.

Andererseits kann Wärmezufuhr auch zu qualitativen Veränderungen eines Objektes führen, beispielsweise durch Schmelzen oder Verdampfen. Solche Veränderungen heißen Phasenübergänge, sie treten bei charakteristischen Temperaturen auf. Bei einigen Phasenübergängen, die als Phasenübergänge erster Ordnung bezeichnet werden, bleibt trotz Wärmezufuhr die Temperatur so lange konstant, bis das Objekt vollständig vom Anfangszustand in den Endzustand übergegangen ist. Die Wärmemenge, die bei konstanter Temperatur für den Phasenübergang zugeführt werden muss, heißt latente Wärme. Bei Phasenübergängen höherer Ordnung tritt hingegen keine latente Wärme auf.

Bringt man zwei Objekte unterschiedlicher Temperatur miteinander in Kontakt, fließt so lange Energie in Form von Wärme vom heißeren zum kälteren Objekt, bis beide die gleiche Temperatur haben und sich damit miteinander im thermischen Gleichgewicht befinden. Auch innerhalb eines Objektes kann die Temperatur vom Ort abhängen, wenn jeweils lokal thermisches Gleichgewicht herrscht. In diesem Fall fließt Wärme von heißeren zu kälteren Regionen, was Wärmeleitung genannt wird. Die Wärmeleitfähigkeit, eine Materialkonstante, ist ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der die Wärme bei gegebenem Temperaturunterschied fließt.

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