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Physiker2718
Gast
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 Physiker2718 Verfasst am: 23. Feb 2024 12:44 Titel: Carnot'scher Kreisprozess - Bedeutung der Reversibilität |
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Meine Frage:
Hallo,
ich habe eine Nachfrage zum klassischen Entropiebegriff.
Als Beispiel betrachte die isotherme Expansion eines idealen Gases von V1=1m^3 auf V2=2m^3 bei T=293,15K.
Die vom Gas während der Expansion verrichteten Arbeit beträgt ca. -1689J, die aufgenommene Wärmemenge Q=-W=1689J.
Während des Prozess erhöht sich die Entropie des Gases um 5,76J/K, aber was bedeutet das?
Was ändert sich konkret im System, wenn die Entropie zugenommen hat und was hat es mit der Einheit auf sich, J/K impliziert ja eine Energiezu- oder Abnahme nach der Temperatur, aber die Temperatur des Systems wird ja als konstant angenommen...
Meine Ideen:
Neben dem typischen Begriff der Unordnung führt mein Lehrbuch noch auf, dass die komplette Umwandlung der aufgenommenen Wärme in Arbeit für irreversible Prozesse nicht möglich ist (praktisch der 2. Hauptsatz), bedeutet dass, dass hier nutzbare Wärme an die Entropiezunahme verlorengeht? Aber wenn ein Teil der Wärme nicht in Arbeit umgesetzt werden kann, dürfte dass System ja nicht seinen designierten Endzustand erreichen..? |
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Magnon
Gast
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| Magnon Verfasst am: 23. Feb 2024 21:05 Titel: Re: Carnot'scher Kreisprozess - Bedeutung der Reversibilität |
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| Physiker2718 hat Folgendes geschrieben: | Während des Prozess erhöht sich die Entropie des Gases um 5,76J/K, aber was bedeutet das?
Was ändert sich konkret im System, wenn die Entropie zugenommen hat |
Der Zustand eines ideales Gases ist festgelegt, wenn man drei Zustandsgrößen angibt. Welche man nimmt, ist größtenteils willkürlich; man kann z.B. Temperatur, Volumen und Stoffmenge nehmen. Alle anderen Zustandsgrößen, wie etwa die Energie und die Entropie, können dann als Funktionen dieser drei Größen aufgefasst werden.
Wenn sich die Entropie geändert hat, bedeutet das also, dass sich T, V oder N geändert hat. Ich würde empfehlen, sich dabei erst einmal nichts weiter vorzustellen. Die Thermodynamik argumentiert rein formal, wie in der Mathematik.
| Zitat: | | und was hat es mit der Einheit auf sich, J/K impliziert ja eine Energiezu- oder Abnahme nach der Temperatur, aber die Temperatur des Systems wird ja als konstant angenommen... |
Die Einheit einer Größe hat doch nichts mit dem ablaufenden Prozess zu tun. Es ist
 ,
und daher [S] = [U]/[T], genauso wie [V] = [U]/[p] = J/Pa.
| Zitat: | | Neben dem typischen Begriff der Unordnung ... |
der in der makroskopischen Thermodynamik völlig unnütz ist
| Zitat: | | führt mein Lehrbuch noch auf, dass die komplette Umwandlung der aufgenommenen Wärme in Arbeit für irreversible Prozesse nicht möglich ist (praktisch der 2. Hauptsatz) |
Das ist so falsch. Wenn das tatsächlich so in dem Lehrbuch steht, solltest du besser aus einem anderen lernen. Vielleicht hast du aber nur nicht genau genug gelesen? |
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Aruna_Gast
Gast
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| Aruna_Gast Verfasst am: 24. Feb 2024 10:00 Titel: Re: Carnot'scher Kreisprozess - Bedeutung der Reversibilität |
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| Physiker2718 hat Folgendes geschrieben: |
was hat es mit der Einheit auf sich, J/K impliziert ja eine Energiezu- oder Abnahme nach der Temperatur, aber die Temperatur des Systems wird ja als konstant angenommen...
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Schau Dir besser die Formel an, da steht kein Delta vor dem T.
Das bedeutet, dass die Zu-/Abführung der gleichen Wärmemenge bei höheren Temperaturen zu einer kleineren Entropiezunahme führt, als bei niedrigeren.
| Physiker2718 hat Folgendes geschrieben: |
Aber wenn ein Teil der Wärme nicht in Arbeit umgesetzt werden kann, dürfte dass System ja nicht seinen designierten Endzustand erreichen..? |
Der Carnot-Kreisprozess arbeitet reversibel.
Der Kreisprozess überträgt Wärme von einem heißen an ein kaltes Reservoir oder umgekehrt.
Wenn man vom heißen zum kalten Reservoir Wärme fließt, ist die Entropieabnahme im heißen Reservoir kleiner, als die Zunahme am kalten Reservoir.
D.h. man kann einen Teil der vom heißen Reservoir abgeführten Wärme in Arbeit umwandeln, ohne den 2. Hauptsatz zu verletzen.
Theoretisch kann man so viel Wärme in Arbeit umwandeln, dass die Entropiezunahme am kalten Reservoir gleich der Entropieabnahme am warmen Reservoir ist, dann ist der Prozess reversibel (umkehrbar), da sich die Gesamtentropie nicht ändert.
Die Umkehrung wäre eine Wärmepumpe, die die gewonnene Arbeit nutzt, um
Wärme von dem kalten Reservoir zum warmen zu übertragen.
de.wikipedia.org/wiki/Carnot-Prozess#/media/Datei:Carnot-Prozess.svg |
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Aruna_Gast
Gast
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| Aruna_Gast Verfasst am: 24. Feb 2024 13:43 Titel: Re: Carnot'scher Kreisprozess - Bedeutung der Reversibilität |
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| Magnon hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: | | führt mein Lehrbuch noch auf, dass die komplette Umwandlung der aufgenommenen Wärme in Arbeit für irreversible Prozesse nicht möglich ist (praktisch der 2. Hauptsatz) |
Das ist so falsch.
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was ist daran falsch, bzw. was wäre richtig? |
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Magnon
Gast
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| Magnon Verfasst am: 24. Feb 2024 17:13 Titel: |
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Im Eingangs-Beitrag ist von einer isothermen Expansion die Rede, bei der die gesamte aufgenommene Wärme in Arbeit umgewandelt wird. Der Prozess ist allerdings reversibel. Es kann aber danach noch eine adiabatische, freie Expansion erfolgen. Die ist irreversibel, nimmt aber keine Wärme auf und leistet keine Arbeit. Der Gesamtprozess ist dann irreversibel und die gesamte aufgenommene Wärme wurde in Arbeit umgewandelt. |
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