Entropie 2. Hauptsatz der Thermodynamik?
Jedenfalls lautet ja der 2. Hauptsatz der Thermodynamik, dass die Entropie in einem abgeschlossenen System nie abnimmt sondern nur zunimmt oder konstant bleibt. In meinem Buch steht auch, Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren Gegenstand und dann wird auf die Entropie hingewiesen. Die Entropie ist ja ein Maß für die Unordnung. Dort wo Wärme vorherrscht sind die Teilchen ja mehr in Bewegung und daher auch unordentlicher, wie kann es dann sein, dass Wärme von wärmeren Ort zum kälteren fließt wenn die Entropie nur zunehmen kann oder konstant bleiben kann… oder versteh ich das gerade komplett falsch?
10 Antworten
die entropie des körpers der wärme abgibt verringert sich.
die entropie des körpers der wärme aufnimmt erhöht sich.
die wärme wird immer nur so fließen dass die gesamtentropie zunimmt. es fließt also wärme immer von dem körper dessen entropie sich bei änderung der energie weniger ändert zu dem körper dessen entropie sich bei änderung der energie stärker ändert.
diese größe, die angibt wie stark sich die entropie bei änderung der energie ändert, nennt man "temperatur".
Zuerst herrscht Ordnung. An einem Ort sind Teilchen mit hoher kinetischer Energie (warm) und an einem anderen Ort Teilchen mit tiefer kinetischer Energie (kalt). Doch sie bleiben nicht schön ordentlich getrennt sondern vermischen sich und es entsteht ein Durcheinander aller Teilchen, also eine Unordnung.
Die Wärme ist dann gleichmäßig verteilt wie Spielsachen in einem unaufgeräumten Kinderzimmer. Um wieder aufzuräumen ist Arbeit (Energie) nötig.
Nach dem Aufräumen ist alles wieder an seinem Platz. Übertragen gesagt, ein Wärmegefälle zwischen zwei Orten lässt sich nur mit Energieaufwand von außen (Wärmepumpe) wieder herstellen.
Hier ist kein Widerspruch enthalten. Schau mal was passiert, wenn die Wärmemenge δQ von einem warmen (Tw) auf einen kalten (Tk) Gegenstand übergeht:
Die Entropieänderung ist
Da der rechte Klammerausdruck größer als Null ist, ist die Änderung der Gesamtentropie immer positiv.
Oder anders ausgedrückt: Die Entropieverkleinerung des warmen Körpers wird durch die Entropievergrößerung des kalten Körpers mehr als aufgewogen - letztere dominiert erstere.
Umgekehrt wäre das Ergebnis negativ (was aber nicht sein kann und den 2.HS verletzten würde).
Anschauliches Beispiel: in ein Glas füllt man zur Hälfte weißes Pulver, darüber schwarzes Pulver. Das ist ein Zustand niedriger Entropie = hoher Ordnung, weil die Farbe eines Körnchens leicht aus der Position bestimmbar ist. Jetzt rührt man zehnmal im Uhrzeigersinn um und hat graues Pulver, ein Zustand hoher Entropie = Unordnung, weil man zu jedem Körnchen die Farbe nachsehen muss. Um den getrennten Ursprungszustand wieder herzustellen, hilft es nun nicht, zehnmal gegen den Uhrzeigersinn zu rühren, die Entropie bleibt hoch und nimmt nicht mehr ab.
Dass beide Reservoirs die gleiche Temperatur haben, entspricht im Beispiel dem grauen Mischzustand, denn die mittlere Energie eines Teilchens ist dann kein Hinweis mehr, in welchem Reservoir es sich befindet.
In einem abgeschlossenen System hast du keinen Wärmestrom. Du mischst da einige Sachen zusammen. In einem geschlossenen oder offenen System kann die Entropie abnehmen, nämlich durch einen Massenstrom (nur im offenen natürlich) oder eben den von dir erwähnten Wärmestrom.
Im abgeschlossenen System kann die Entropie nur zunehmen oder gleichbleiben, weil die irreversible Entropieproduktion immer >= 0 ist.