Gravitation und Entropie?
Hallo!
Die Thermodynamik lehrt ja, dass Objekte eine immer größerwerdende Unordnung annehmen.
Aber schafft dahingegen nicht die Gravitation Ordnung? Die Materie sammelt sich dadurch ja dann doch wieder in kompakten Energiekonzentraten, da neben dem Anteil des Elektromagnetismus keine auseinandertreibende Kraft der Gravitation gegenübersteht und das Universum nur wegen der Gravitation von außen expandiert?
Lg
4 Antworten
Den Begriff Entropie als Maß für die Unordnung verwendet die Thermodynamik nur noch bei der Betrachtung geschlossener Systeme. Daher wird das auch nur noch in den Grundlagenvorlesungen gelehrt.
In der modernen, insbesondere der nichtlinearen Thermodynamik offener Systeme fernab des thermodynamischen Gleichgewichtes, macht der Begriff Unordnung absolut keinen Sinn mehr, so auch bei deinen Betrachtungen.
Hier ist die Entropie als Maß dafür zu verstehen, wie stark wertvolle Energie (Exergie) bereits in wertlose Energie (Anergie) verwandelt (dissipiert) wurde.
Gravitationsenergie ist grundsätzlich eine entropiefreie Energie, sie besteht zu 100% aus Exergie. Das bedeutet, potenzielle Energie lässt sich wie alle mechanischen Energien zumindest theoretisch in jede beliebige andere Energieform reversibel umwandeln. Zur Umwandlung von potenzieller Energie in kinetische Energie braucht man einen Gegenstand nur loszulassen und fallen zu lassen.
Inhaltlich ist die soweit korrekt.
Da sprechen allerdings Teilchenphysiker und keine Thermodynamiker. Daher ist da immer noch von Ordnung und Chaos die Rede, was aber in der modernen Thermodynamik als inkorrekt gilt.
Das hat auch mit deterministischem und indeterministischem Weltbild zu tun, aber das würde wohl zu weit führen.
Wieso nimmt im ganzen Universum die Ordnung ab? Dass sich Wärme ausbreitet ist ja logisch, aber warum projizieren die alle thermodynamischen Erkenntnisse auf "das gesamte Universum"? Auf Grund der Gravitation bilden sich ja Planeten, Sterne und sogar Galaxienhaufen und keine Teilchen schwirren immer weiter von einander weg und bilden absolutes Chaos.
Genau darin liegen die Probleme. Du sprichst beispielhaft Vorgänge der Selbstorganisation an, bei denen die Entropie und die Ordnung zunimmt. Das ist nach dem 2. HS in seiner linearen klassischen Version nicht möglich.
Der Widerspruch löst sich jedoch auf, wenn man die Zunahme der Entropie als Maß für die Energieentwertung sieht. Dann stehen Zunahme der Entropie bei gleichzeitiger lokaler Zunahme der materiellen Ordnung nicht mehr im Widerspruch.
Ob das Universum tatsächlich den Entropietod stirbt, also im absoluten Chaos endet, ist überhaupt nicht gesagt. Um diese Behauptung zu machen, müsste man erstmal nachweisen, dass das Universum tatsächlich ein geschlossenes System ist.
Prinzipiell ist es schon zulässig, die Erkenntnisse der klassischen bzw. der nichtlinearen Thermodynamik auf das gesamte Universum zu übertragen. Die Erkenntnisse der statistischen Thermodynamik, einer Spezialdisziplin von Chemikern und Teilchenphysikern, dürfen allerdings nicht ohne weiteres übertragen werden.
Man könnte insbesondere sagen: dem Energieerhaltungssatz sowie dem 2. HS der Thermodynamik kann nichts und niemand im Universum entgehen.
Unordnung ist hier nur ein übertragener Begriff. Die Zunahme der Entropie ist eine Verringerung der nutzbaren Energiedifferenzen.
Wenn Materie auf ein Schwarzes Loch fällt, enthält sie keine nutzbare Energiedifferenz zur Umgebung mehr. Man kann mit dieser Materie nichts mehr machen, es wird sich an dem Zustand (in erster Betrachtung) nichts mehr ändern. In einem Schwarzen Loch hat die Materie ihren maximalen Zustand der Entropie erreicht.
Bei weitergehender Betrachtung wird doch noch mal - nutzbare - Energie aus dem Schwarzen Loch frei, wenn es verdampft und kurzfristig heißer als seine Umgebung wird.
Nach dem Verdampfen des letzten Schwarzen Loches hat das Universum die höchstmögliche Entropie erreicht.
Die Thermodynamik lehrt ja
Nein, tut sie nicht.
So habe ich wohl von einer der vielen seichten Youtube-Dokus voreilig auf vernünftige Physik geschlossen.
Schau dir mal die ===> barometrische Höhenformel an; warum fällt die ganze Erdatmosphäre nicht auf die Erde wie ein Stein?
Unsere Profs sprachen immer von dem beständigen Kampf zwischen EnERGIE und EnTROPIE . Die Energie will, dass alle Atome den minimalen Energiezustand des stabilen Gleichgewichts bevölkern. Die entropie dagegen will, dass sich alle Atome gleichmäßig im Raum verteilen wie bei einem idealen Gas.
Isoterme Bedingungen voraus gesetzt, verlangt der 2. Hauptsatz, dass die ===> freie Energie minimal wird; ein Maß für die größt mögliche Arbeit, die du dem System hättest entnehmen können ( Denk an Pressluft )
Ist übrigens eine beliebte Fangfrage im Vordiplom; in der ( abgeteilten ) linken Kammer befinde sich ein ideales Gas; rechts Vakuum. Um wie viel kühlt sich das Gas ab, wenn du die Wand weg ziehst?
Gar nicht; ein ideales Gas vermag innere Ernefgie nur in Form seiner Temperatur zu speichern, was abnimmt, ist wie gesagt seine freie, nicht seine innere Energie.
Im Übrigen verweise ich auf das ausgezeichnete Termodynamik Lehrbuch von Thomas Band.
Nenne doch bitte auch Titel, Verlag und Jahrgang des Buches.
Weder bei Google noch im Online-Buchhandel hat man eine Chance, ein Thermodynamik-Lehrbuch von Thomas Band finden. Die Suchmaschinen erkennen diesen Familiennamen nicht als solchen und liefern alle möglichen Bände von Lehrbüchern und Thermodynamik-Büchern, sowie Aufnahmen von allen möglichen Bands, von denen es ja mehr als genug gibt.
Aber auch mit der erweiterten Suche bei dnb.de und worldcat.org (beides ausgezeichnete Buchkataloge), wo man gezielt den Namen des Autors eingeben kann, bin ich nicht fündig geworden.
Freie Energie spielt hier keine Rolle. Bei einem geschlossenen adiabaten System gibt es nur Volumenänderungsarbeit und eine entsprechende Änderung der inneren Energie. Die "Fangfrage" ist auch falsch beantwortet. Das Volumen vergrößert sich und das Gas kühlt ab. Jedes ideale Gas kühlt bei Entspannung ab.
Das ist ja gerade die Sache mit der freien Energie; wenn du die Trennwand einfach fort nimmst, wo wird denn da eine Arbeit geleistet? Die Moleküle fliegen einfach in das Vakuum hinein.
Was haltest du von dieser Doku? M. M. ist die sogar für einen Lückenfüller zu stupid.
https://m.youtube.com/watch?v=sYnJ46po1D4