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Fast alle Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Man spricht vom festen, flüssigen und gasförmigen Aggregatzustand. In welchem Aggregatzustand ein Stoff vorliegt, hängt von der Temperatur und auch vom Druck ab.
Durch Zufuhr oder Abgabe von Wärme oder durch Veränderung des Druckes kann sich der Aggregatzustand eines Stoffes ändern. Die verschiedenen Aggregatzustandsänderungen haben spezielle Bezeichnungen: Schmelzen und Erstarren, Sieden und Kondensieren, Sublimieren und Resublimieren, Verdunsten und Verdampfen.

Die thermische Energie eines Körpers ist die Summe der Energien aller seiner Teilchen.

Die thermische Energie ist eine spezielle Energieform. Sie wird manchmal auch als innere Energie bezeichnet.

In einem abgeschlossenen System ist die Änderung der thermischen (inneren) Energie verbunden mit der Zufuhr oder Abgabe von Wärme und dem Verrichten mechanischer Arbeit.

$\begin{array}{l}\Delta E_{\text{therm}}=W+Q\\ \Delta E_{\text{therm}}\text{ Änderung der thermischen Energie}\\ W\text{ verrichtete mechanische Arbeit}\\ Q\text{ zugeführte oder abgegebene Wärme}\end{array}$

Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre ist der Energieerhaltungssatz für thermische Vorgänge.

Die Verbrennungswärme gibt an, wie viel Wärme abgegeben wird, wenn eine bestimmte Menge Brennstoff (Holz, Kohle, Benzin, ...) verbrannt wird.

Die Verbrennungswärme ist von der Menge des Brennstoffes und von seinem Heizwert abhängig.

Die Wärme gibt an, wie viel thermische Energie von einem Körper auf einen anderen Körper übertragen wird.

Die Wärme ist eine Prozessgröße, da sie den Prozess der Energieübertragung zwischen Körpern beschreibt.

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes gibt an, wie viel Wärme von einem Kilogramm (1 kg) dieses Stoffes abgegeben oder aufgenommen wird, wenn sich seine Temperatur um ein Kelvin (1 K) ändert.

Für Natur und Technik von besonderer Bedeutung ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser.

Von Körpern mit einer höheren Temperatur kann auf Körper mit einer niedrigeren Temperatur Energie in Form von Wärme übertragen werden.
Die Übertragung von Wärme von einem Körper auf einen anderen oder von einem Körper auf seine Umgebung kann erfolgen durch

• Wärmeströmung (Konvektion),
• Wärmestrahlung,
• Wärmeleitung.

Diese drei Arten der Wärmeübertragung können einzeln, aber auch zusammen auftreten.

Die physikalischen Größen Energie und Arbeit hängen eng miteinander zusammen. Wird von einem System oder an einem System Arbeit verrichtet, so ändert sich dessen Energie. Allgemein gilt:

Die von einem System oder an einem System verrichtete Arbeit ist gleich der Änderung seiner Energie.

Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper oder ein System durch eine einwirkende Kraft bewegt oder verformt wird. Dabei unterscheidet man traditionsgemäß je nach dem betreffenden Vorgang zwischen verschiedenen Arten der Arbeit. Wichtige Arten sind

Häufig wirken bei einem Vorgang auch mehrere Arten von Arbeit.

Energie in ihren verschiedenen Formen wird in vielfältiger Weise genutzt. Dabei spielen unterschiedliche Eigenschaften der Energie eine wichtige Rolle:

Dabei bleibt in einem abgeschlossenen System die Gesamtenergie erhalten.

Die Wärme ist eine relativ komplizierte physikalische Größe, deren Wesen erst im Laufe vieler Jahrzehnte geklärt werden konnte. Heute kann man klar definieren: Die Wärme gibt an, wie viel thermische Energie von einem Körper auf einen anderen Körper übertragen wird.

Die Wärme ist wie die mechanische Arbeit eine Prozessgröße, da sie den Prozess der Energieübertragung zwischen Körpern beschreibt.

Wärmequellen sind technische Geräte oder natürliche Objekte, die Wärme an ihre Umgebung abgeben. Die wichtigste Wärmequelle für die Entwicklung und Erhaltung des Lebens auf der Erde ist die Sonne. In der Regel muss einer Wärmequelle zunächst Energie zugeführt werden, damit sie Energie in Form von Wärme abgeben kann.
Die Leistung, die eine Wärmequelle an die Umgebung abgibt, wird als thermische Leistung bezeichnet, die man mit der Gleichung
$P=\frac{Q}{t}$
berechnen kann. Viele vom Menschen genutzte Wärmequellen werden mit Brenn- oder Heizstoffen betrieben. Dabei spielt der Heizwert der betreffenden Stoffe und die bei ihrer Verbrennung frei werdende Verbrennungswärme eine entscheidende Rolle.

Energie kann in unterschiedlichen Formen existieren. Wichtige Energieformen sind die chemische Energie, die thermische Energie, die Kernenergie, die potenzielle und die kinetische Energie sowie die Energie, die in elektrischen und magnetischen Feldern gespeichert ist.

Bei einer Reihe von periodischen Vorgängen bewegt sich ein Körper um eine Gleichgewichtslage (Ruhelage, Nulllage) hin und her. Beispiele dafür sind schwingende Saiten, die Schwingungen einer Stimmgabel, ein schwingendes Fadenpendel (Bild 1), die Schwingung eines Pkw auf unebener Fahrbahn, eine Schaukel, oder ein Federschwinger. Eine solche spezielle periodische Bewegung bezeichnet man als Schwingung und definiert:

Eine mechanische Schwingung ist eine zeitlich periodische Bewegung eines Körpers um eine Ruhelage.

Da sich bei mechanischen Schwingungen zeitlich periodisch z.B. der Abstand von der Gleichgewichtslage, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des betreffenden Körpers ändern, kann man eine Schwingung auch allgemeiner charakterisieren:

Eine Schwingung ist eine zeitlich periodische Änderung physikalischer Größen.

Die innere Energie gibt an, wie groß die in einem abgeschlossenen System (Körper) gespeicherte Energie ist.
Formelzeichen: U
Einheit: ein Joule (1 J)
Sie ist die Gesamtenergie aller Teilchen (Atome, Moleküle) eines Körpers und setzt sich damit aus der Summe der Bewegungsenergien bei Translation, Rotation und Schwingungen, der potenziellen Energien und der Bindungsenergien zusammen.
Bei Gasen wird die innere Energie im Wesentlichen von den Bewegungsenergien der Teilchen bestimmt.