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TdLernling
Gast
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 TdLernling Verfasst am: 10. März 2015 13:55 Titel: Thermodynamik Entropie |
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Meine Frage:
Welche Prozesse ändern die Entropie eines geschlossenen Systems?
Meine Ideen:
Erstmal bin ich mir nicht sicher, ob ich folgenede Begriffe richtig verstanden habe:
Geschlossenes System: System, bei dem nichts (z.B. keine Masse) außer Energie über die Systemgrenzen "wandern" kann.
Entropie: Beispiel Eis in Wasser. Wenn das Eis schmilzt, steigt seine Entropie. Die geordneten Moleküle fangen sich an ungeordnet zu bewegen. Das heißt die Entropie hat indirekt was mit der Bewegungsenergie der Moleküle zu tun !?
Nun meine Ansätze:
Da es sich um ein geschlossenes System handelt, kann ja noch Wärmeenergie in das System gelangen oder heraustreten. Da Entropie in J/K angegeben wird, wird Wärmeenergie auch etwas an der Entropie verändern. EIne ANtwort ist also: Aufnahme und Abgabe von Wärme.
Weiter weiß ich leider nicht... Ich weiß aber, dass das nicht die einzige Antwort sein kann. Ich kenne mich leider mit den Begrifflichkeiten noch nicht so aus.
MfG und Danke. |
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MPBi
Anmeldungsdatum: 13.03.2015
Beiträge: 6
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| MPBi Verfasst am: 13. März 2015 02:52 Titel: |
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| Zitat: |
Geschlossenes System: System, bei dem nichts (z.B. keine Masse) außer Energie über die Systemgrenzen "wandern" kann. |
Jup.
| Zitat: |
Das heißt die Entropie hat indirekt was mit der Bewegungsenergie der Moleküle zu tun !? |
Ja, in gewisser Weise. Die Änderung der Entropie ist gleich der zugeführten/abgeführten Wärme durch die Temperatur + einen weiteren Summanden, der z.B. Reibungsenergie enthält. Also
Die Temperatur ist das Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen.
Die Entropie selbst wird meist als ein Maß für "Unordnung" beschrieben, aber ich finde diese Charakterisierung verwirrender als das sie hilfreich ist. Um Entropie genau zu verstehen, sollte man sich einigermaßen mit Quantenmechanik auskennen. Ohne solche Kenntnisse würde ich die Entropie vereinfachend als ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass das System gewisse Makroskopische Eigenschaften hat, beschreiben. Eine alternative Charakterisierung wäre jener, der fehlenden Information. Sprich: Wenn die Entropie zunimmt, wissen wir weniger über den mikroskopischen Zustand des Systems. Das ist das, was meist mit "Unordnung" gemeint ist.
| Zitat: |
Nun meine Ansätze:
Da es sich um ein geschlossenes System handelt, kann ja noch Wärmeenergie in das System gelangen oder heraustreten. Da Entropie in J/K angegeben wird, wird Wärmeenergie auch etwas an der Entropie verändern. EIne ANtwort ist also: Aufnahme und Abgabe von Wärme. |
Genau richtig. Siehe die Gleichung, die ich oben geschrieben habe. Die Entropie nimmt durch Zugabe von Wärme zu, und nimmt durch Abgabe von Wärme ab. (Zu beachten: Im Gesamtsystem: System + Umgebumg nimmt die Entropie insgesamt zu oder bleibt gleich ! Nur im geschlossenen System nimmt sie bei Abgabe von Wärme an die Umgebung ab. Entropie kann in einem Gesamtsystem, welches keine Wechselwirkung mit der Umgebung hat, immer nur zunehmen, also z.B. nimmt die Entropie des Universums immer zu).
Zu der Entropieänderung durch Wärmefluss gesellt sich dann noch der schöne Effekt der Dissipation. Entropie kann also auch im geschlossenen System von Innen heraus produziert werden ! Ein Beispiel dafür ist Reibung. In dieselbe Sparte schlägt der Begriff "Fluktuation". Oft kennt man Eigenschaften des Systems oft nur statistisch und Eigenschaften der Teilchen fluktuieren statistisch um ihren Mittelwert. In diesem Fall kann auch Fluktuation einen Anstieg der Entropie zur Folge haben. Und zwar genau dann, wenn die Fluktuation nicht den Gleichgewichtsfluktuationen entsprechen.
Im Allgemeinen ändert sich die Entropie nur bei "Nichtgleichgewichtszuständen". System im thermodynamischen Gleichgewicht behalten ihre Entropie. (In der Tat ist der Begriff des thermodynamischen Gleichgewichts dadurch definiert, dass sich die Entropie nicht ändert). Beispiel: Wenn die Temperatur in deinem System nicht überall gleich ist, du also ein Temperaturgefälle hast, dann resultiert daraus ein Energiestrom in Richtung des Temperaturgefälles. Dieser Strom wird je nach system z.B. von Schwingungen in einem isolierenden Festkörper oder von diffundierden Teilchen in einem Fluid getragen. Dabei entsteht durch den Strom Reibung, sprich Dissipation, also erhöht sich die Entropie. Allgemein hat man Ströme, wenn Zustandsvariablen (das sind Temperatur, Teilchendichte, Energiedichte, mittlere lokale Geschwindigkeit des Mediums im System, Druck) nicht konstant sind im System.
Zusammenfassend: Entropie ist ein Maß für fehlende Information/Unordnung. Sie ändert sich nur, wenn sich das System NICHT im thermodynamischen Gleichgewicht befindet. Die Änderung erfolgt dann durch Wärmeaustausch mit der Umgebung und Dissipation (Fluktuationen und Ströme IM System selbst). Ströme werden hervorgerufen durch Inhomogenität des Systems.
Ich hoffe, ich konnte dir ein wenig helfen. |
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TdLernling1
Gast
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| TdLernling1 Verfasst am: 20. März 2015 13:42 Titel: |
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Vielen Dank!
Ja, das hat mir ganz gut geholfen. |
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