Die Hauptsätze der Thermodynamik

0. Hauptsatz

Der nullte Hauptsatz beschreibt drei Systeme A, B und C. Besitzen System A und B die gleiche Temperatur und B und C auch die gleiche Temperatur, so haben System A und System C die gleiche Temperatur. Alle drei Systeme befinden sich also im thermischen Gleichgewicht.

Thermisches Gleichgewicht

I. Hauptsatz

Jedes System besitzt Energie, welche eine extensive (teilbare) Zustandsgröße ist. In abgeschlossenen Systemen bleibt diese Energie stets konstant. Energie kann folglich nicht aus dem Nichts erzeugt oder vernichtet werden (Energieerhaltungssatz!).

Energieerhaltung

II. Hauptsatz

"Es ist unmöglich, eine periodisch funktionierende Maschine zu konstruieren, die weiter nichts bewirkt als Hebung einer Last und Abkühlen eines Wärmereservoirs" [Max Planck 1897]. Dies bedeutet unter anderem, dass Wärme nie selbstständig vom kälteren zum wärmeren Reservoir übergeht (Perpetuum Mobile 2. Art).

Richtung eines Wärmestroms

III. Hauptsatz

Es ist unmöglich ein System auf den absoluten Nullpunkt, welcher bei
T = 0 K (-273,15 °C) liegt, abzukühlen.