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Heisenberg98
Anmeldungsdatum: 01.11.2016
Beiträge: 72
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 Heisenberg98 Verfasst am: 06. Jun 2020 20:46 Titel: Wasser verdampfen |
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Hallo, kann mir bitte jemand bei folgender Aufgabe helfen:
1 kg Wasser bei 100°C wird durch einen reversiblen Prozess in 100°C heißen Dampf umgewandelt. Wie groß ist die Entropieänderung des Wassers?
Wir haben noch nicht die Gibbssche Fundamentalform. Mit der hätte ich es schon berechnen können, so weiß ich aber leider keinen Ansatz.
Ps: Ich hab auch allgemein noch ein paar Verständnisprobleme:
Wir haben einmal aufgeschrieben, dass bei einer freien Expansion mit einem Teilchen gilt:
 )
und dann dass bei einer isothermen reversiblen Expansion gilt:
 )
Beide Gleichungen sind ja im Endeffekt dasselbe.
Eine freie Expansion ist aber doch irreversibel, was bedeutet,dass die Gleichung bei reversiblen und irreversiblen Vorgängen gilt, oder verstehe ich da etwas falsch?
Ist der Vorgang in obiger Aufgabe reversibel oder irreversibel? Ich tippe auf reversibel, da man es ja rückgängig machen kann (also kondensieren).
Könnt ihr mir helfen? Bin auch schon froh wenn ihr mir nur eine Frage beantworten könnt.
Viele Grüße
Heisenberg98 |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 06. Jun 2020 22:45 Titel: Re: Wasser verdampfen |
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| Heisenberg98 hat Folgendes geschrieben: |
1 kg Wasser bei 100°C wird durch einen reversiblen Prozess in 100°C heißen Dampf umgewandelt. Wie groß ist die Entropieänderung des Wassers?
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Da der Prozess reversibel ist, kann man die Entropieänderung mittels dS = dQ/T berechnen, d.h. mit Hilfe der Verdampfungswärme.
| Heisenberg98 hat Folgendes geschrieben: |
Beide Gleichungen sind ja im Endeffekt dasselbe.
Eine freie Expansion ist aber doch irreversibel, was bedeutet,dass die Gleichung bei reversiblen und irreversiblen Vorgängen gilt, oder verstehe ich da etwas falsch?
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Die Entropie ist eine Zustandsgröße, d.h. die Entropieänderung ist unabhängig davon, ob der Prozess reversibel oder irreversibel verläuft, sondern hängt nur vom Anfangs- und Endzustand ab. Bei manchen irreversiblen Prozessen kann man daher die Entropie berechnen, indem man einen reversiblen Ersatzprozess betrachtet, der den gleichen Anfangs- und Endzustand hat, aber auf reversible Weise erfolgt. Im Fall der irreversiblen Expansion eines Gases (Gay-Lussac-Versuch), bei dem Gas aus einem Behälter durch eine Öffnung in einen leeren Behälter strömt, ändern die Gasmoleküle beim Durchtritt durch die Öffnung ihre Geschwindigkeit nicht. Die Geschwindigkeitsverteilung des Gases ändert sich also nicht. Der reversible Ersatzprozess ist in diesem Fall also die isotherme Expansion. Daraus ergibt sich dann die obige Formel.
| Heisenberg98 hat Folgendes geschrieben: |
Ist der Vorgang in obiger Aufgabe reversibel oder irreversibel? Ich tippe auf reversibel, da man es ja rückgängig machen kann (also kondensieren).
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Genau.
Viele Grüße,
Nils |
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Heisenberg98
Anmeldungsdatum: 01.11.2016
Beiträge: 72
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| Heisenberg98 Verfasst am: 07. Jun 2020 11:18 Titel: |
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Vielen Dank für die tolle Erklärung. Jetzt ist es mir klar geworden.
Aber nochmal kurz zu der Aufgabe die ich gestellt habe.
 von Wasser ist ja dann 6.1 kJ/K und der Umgebung einfach -6,1 kJ/K.
Aber was ist die Entropieänderung des Universums als Ganzes? Ich würde fast sagen 0 kJ/K aber ich hab mal was vom Wärmetod des Universums gelesen und das würde ja dann nicht damit übereinstimmen oder?
Viele Grüße
Heisenberg98 |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 07. Jun 2020 12:23 Titel: |
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Ja, bei reversiblen Prozessen ist die Gesamtentropieänderung Null: bei dem Wasserbeispiel wird genau die Entropie aufgenommen, die die Umgebung (z.B. eine Heizplatte) abgibt. Es wird also keine Entropie produziert, sondern lediglich ausgestaucht.
Anders sieht es aus bei irreversiblen Prozessen: hier wird nicht nur Entropie ausgetauscht, sondern quasi "aus dem Nichts" neue Entropie produziert. Diese irreversiblen Prozesse erhöhen also ständig die Gesamtentropie des Universums. Vom Wärmetod spricht man, wenn die Gesamtentropie des Universums ihr Maximum erreicht hat. ("Tod" weil makroskopisches Geschehen, insbesondere biologisches Leben, immer mit irreversiblen Prozessen, also Produktion von Entropie verbunden ist). |
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Heisenberg98
Anmeldungsdatum: 01.11.2016
Beiträge: 72
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| Heisenberg98 Verfasst am: 07. Jun 2020 12:33 Titel: |
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Jetzt versteh ich das auch, du bringst echt sehr gute verständliche Erklärungen, danke 
Du schreibst "aus dem Nichts". Das ist dann zum Beispiel durch Reibung, Luftwiderstand,... verursacht
Viele Grüße
Heisenberg98 |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 07. Jun 2020 12:58 Titel: |
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Keine Ursache. Freut mich, wenn es dir geholfen hat!
| Heisenberg98 hat Folgendes geschrieben: |
Du schreibst "aus dem Nichts". Das ist dann zum Beispiel durch Reibung, Luftwiderstand,... verursacht
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Ja, zum Beispiel. Allgemein eben bei irreversiblen Prozessen, also Prozessen, die nicht von alleine rückwärts laufen können. Ein anderes Beispiel ist der Versuch von Gay-Lussac, also die Expansion eines Gases ins Vakuum.
Viele Grüße,
Nils |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5852
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| Myon Verfasst am: 08. Jun 2020 22:34 Titel: |
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@Nils Hoppenstedt: Wirklich sehr gut erklärt, danke ebenfalls! |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 08. Jun 2020 23:03 Titel: |
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Oh, vielen Dank für das nette Feedback! 
Viele Grüße,
Nils |
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