Theromodynamik und Entropie?

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Was willst du noch großartig wissen? Die Temperatur gibt dir grob die mittlere Energie pro Freiheitsgrad an. Du hast 3 translatorische Freiheitsgrade, welchen die gleiche mittlere kinetische Energie zukommt.

Kinetische Energie bedeutet Bewegung in eine Richtung bis die Teilchen irgendwann kollidieren und dann "zufällig" ihre Richtung ändern (-> Zitterbewegung). Da die Bewegung eine Folge der Temperatur ist und diese sich in einem geschlossenen System (wenn thermodynamisches Gleichgewicht herrscht) nicht ändert bleibt auch die Zitterbewegung erhalten (Energieerhaltung durch elastische Stöße -> Impulserhaltung).

Noch zur Vertiefung: Es gibt verschiedene Freiheitsgrade (3x Translation, 3x Rotation um den Schwerpunkt eines Teilchens, Schwingung (z.B. in einem zweitatomigen Molekül entlang der Verbindungsachse) und auch innere Elektronenübergänge.

Liegt nun thermische Energie vor (also Energie, welche in der Lage sind diese Freiheitsgrade anzuregen) so verteilt diese sich gleichmäßig auf alle Freiheitsgrade. Es steckt also im Mittel gleich viel Energie in der x-Tranlation wie in der Rotation um die y Achse usw.

Der Translationsfreiheitsgrad macht sich eben über Bewegung bemerkbar und dies ermöglich (elastische) Stöße im Medium selbst oder aber im Kontakt mit anderen Materialen. Ein Stoß kann Energie übertragen, was im Endeffekt zur Angleichung der Temperaturen von zwei in Kontakt stehenden Medien bewirkt.

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Danke für dein hilfreiche Antwort👍😊

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Hallo xxborntolive,

die Milch besteht aus einem Gemisch aus verschiedenen Molekülen, vorwiegend Wassermolekülen, die sich einerseits gegeneinander bewegen und andererseits einander anziehen, da sie ihrerseits aus elektrisch geladenen Teilchen bestehen.

Die unregelmäßige Bewegung der Moleküle ist genau das, was das „Warm-Sein“ der Milch ausmacht (also: weder „verursacht“ die Bewegung eine gewisse Temperatur noch umgekehrt, es ist praktisch dasselbe).

Dabei ist die Temperatur ganz grob gesprochen ein Maß für die mittlere kinetische und potentielle Energie (im Vergleich zum energetisch „günstigsten“ Gleichgewichtsabstand zwischen den Molekülen) pro Freiheitsgrad. Mit der kinetischen Energie ist die der Moleküle relativ zum Schwerpunkt gemeint; Milch ist nicht wämer, nur weil sie vielleicht mit einem Flugzeug transportiert wird.

Da Wassermoleküle asymmetrisch sind und einander stärker anziehen als viele andere Moleküle, was auch Schwingungen von Molekülen gegeneinander ermöglicht (solange die Energie lokal nicht zu hoch ist), ist die spezifische Wärmekapazität flüssigen Wassers ziemlich hoch, verglichen mit vielen anderen Stoffen.

Woher ich das weiß:
Studium / Ausbildung
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Danke, dass du Zeit um die Antwort zu schreiben.👍

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du dir Zeit genommen hast um die Antwort zu schreiben.*

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Du hast das Wort Entropie erwähnt. Dies ist grob gesprochen ein Maß dafür, aus wie wahrscheinlich ein Zustand ist.

Genauer: Der genaue Zustand eines Systems en détail heißt sein Mikrozustand und ist meistens unbekannt und ändert sich ohnehin andauernd. Allerdings ist meist nur der Zustand im Großen und Ganzen von Interesse, der Makrozustand.

Die Entropie S eines Systems bzw. eines Makrozustandes desselben ist der Natürliche Logarithmus aus der Anzahl der Mikrozustände, die diesen Makrozustand ergeben, im SI multipliziert mit der BOLTZMANN-Konstante k_B.

So wird auch verständlicher, warum praktisch nur solche Vorgänge „freiwillig“ ablaufen, bei denen die Entropie größer wird. Ein Betrunkener, der auf einem Teppich herumtorkelt, der aus extrem unterschiedlich großen Flächen besteht, wird meist von einer kleineren auf eine größere geraten, selten umgekehrt.

Die Entropie eines Systems wächst meist, wenn man ihm Energie ∂E zuführt, und umgekehrt sinkt sie, wenn man sie Energie abgeben. Die Änderungsrate ist der Kehrwert der absoluten Temperatur:

∂S/∂E = 1/(k_B·T).

Stehen zwei Systeme A und B in thermischem Kontakt, bedeutet eine höhere Temperatur bei A, dass S_A durch Energieabgabe an B weniger schrumpft als S_B wächst, sodass S_A+S_B dadurch größer wird.

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Moleküle bewegen sich und stoßen an kleine Partikel an. Dadurch werden sie ständig ein wenig hin und her gestoßen. Je heißer die Flüssigkeit ist desto stärker sind die Bewegungen. (Soweit ich mich an den Physikunterricht erinnere) Aber es gibt 23000 Links dazu unter anderem bei Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Brownsche_Bewegung

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