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Entropie...warum ein allein gelassenes System immer unaufgeräumter wird...

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Präsentation zum Thema: "Entropie...warum ein allein gelassenes System immer unaufgeräumter wird..."—  Präsentation transkript:

1 Entropie...warum ein allein gelassenes System immer unaufgeräumter wird...

2 Folgende Vorgänge kennst du aus dem Alltag: Ein Bauwerk wird mit der Zeit brüchig und muss mit viel Arbeitsaufwand wieder in Stand gesetzt werden. Ein Bauwerk wird mit der Zeit brüchig und muss mit viel Arbeitsaufwand wieder in Stand gesetzt werden. Wenn man kaltes und warmes Wasser mischt, stellt sich eine lauwarme Temperatur ein. Wenn man kaltes und warmes Wasser mischt, stellt sich eine lauwarme Temperatur ein. Ein Auto verwandelt das getankte Benzin (chemische Energie) in Bewegungsenergie und schlussendlich in Wärmeenergie (Reibung!) Ein Auto verwandelt das getankte Benzin (chemische Energie) in Bewegungsenergie und schlussendlich in Wärmeenergie (Reibung!)

3 Aber hast du folgende Vorgänge schon einmal beobachtet? Du kommst aus der Dusche und öffnest die Türe. Anstatt dass sich der Wasserdampf in der Wohnung verteilt, bleibt er trotz der offenen Türe im Badezimmer. Du kommst aus der Dusche und öffnest die Türe. Anstatt dass sich der Wasserdampf in der Wohnung verteilt, bleibt er trotz der offenen Türe im Badezimmer. Ein zerbrochener Teller nimmt Wärme aus der Umgebung auf, um sich wieder zusammen zu setzen und zurück auf den Tisch zu hüpfen. Ein zerbrochener Teller nimmt Wärme aus der Umgebung auf, um sich wieder zusammen zu setzen und zurück auf den Tisch zu hüpfen. Die obere Hälfte deines Cola-Glases gibt einen Teil seiner Wärme an die untere Hälfte ab und gefriert spontan zu einem Eiswürfel. Die obere Hälfte deines Cola-Glases gibt einen Teil seiner Wärme an die untere Hälfte ab und gefriert spontan zu einem Eiswürfel.

4 Die Entropie S Nach den bisher bekannten Naturgesetzen (z.B. Energieerhaltungs- satz) sind alle diese Vorgänge möglich (auch die letzten drei!). Diese sind nur extrem unwahrscheinlich!!! Nach den bisher bekannten Naturgesetzen (z.B. Energieerhaltungs- satz) sind alle diese Vorgänge möglich (auch die letzten drei!). Diese sind nur extrem unwahrscheinlich!!! Wahrscheinlich sind Vorgänge, bei denen die Unordnung des Systems zunimmt. Man bezeichnet sie als Entropie. Wahrscheinlich sind Vorgänge, bei denen die Unordnung des Systems zunimmt. Man bezeichnet sie als Entropie.

5 Entropie makroskopisch Wenn man Ziegeln von einem Laster kippt, welche Anordnung ist wahrscheinlicher?

6 Entropie mikroskopisch Wenn man Moleküle in einem Gefäß betrachtet, welche Anordnung ist wahrscheinlicher?

7 Entropie und Wahrscheinlichkeit Die Wahrscheinlichkeit, dass 10 Moleküle schön brav geordnet in der einen Hälfte der Box sind, ist also sehr klein (ungefähr 1:1000). Bei einer alltäglichen Anzahl von Molekülen ist diese Wahrscheinlichkeit so winzig klein, dass dieser Vorgang nie beobachtet wird.

8 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Die Gesetze der Wahrscheinlichkeit besagen also: Die Unordnung eines Systems wird von selbst immer größer. Im Idealfall bleibt sie gleich. Ein abgeschlossenes System wird aber so gut wie NIEMALS (von selbst) geordneter. Die Unordnung eines Systems wird von selbst immer größer. Im Idealfall bleibt sie gleich. Ein abgeschlossenes System wird aber so gut wie NIEMALS (von selbst) geordneter. Gasmoleküle verteilen sich gleichmäßig im Raum. Gasmoleküle verteilen sich gleichmäßig im Raum. Wärme verteilt sich gleichmäßig auf benachbarte Körper (Wärmeausgleich). Wärme verteilt sich gleichmäßig auf benachbarte Körper (Wärmeausgleich).

9 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Formal bedeutet das: S = 0... Bei reversiblen (umkehrbaren) Vorgängen S = 0... Bei reversiblen (umkehrbaren) Vorgängen S > 0... Bei irreversiblen (nicht umkehrbaren) Vorgängen S > 0... Bei irreversiblen (nicht umkehrbaren) Vorgängen So gut wie alle Vorgänge des Alltags sind irreversibel!!!

10 Der Mensch – entropisch betrachtet Der Mensch ist KEIN abgeschlossenes System. Um zu leben, muss er Energie in Form von Nahrung zu sich nehmen und muss Wärme an die Umgebung abstrahlen. Es verwundert also nicht, dass bei manchen Vorgängen in ihm die Ordnung größer wird (die Entropie wird also kleiner) - Aufbau von Zellen,...

11 Energie und Entropie Nun ist es auch verständlich, warum einige Energieformen wertvoller sind als andere. Wärmeenergie ist die Energieform mit der größten Unordnung. Alle anderen Energieformen sind wertvoller als Wärmeenergie.

12 Wärmeenergie = (fast) wertlos Alle Energieformen enden in der Wärmeenergie. (höchste Unordnung!) Alle Energieformen enden in der Wärmeenergie. (höchste Unordnung!)

13 Beispiele Energie - Entropie z.B. Potenzielle Energie eines Apfels am Baum wird nach dem Herunterfallen zu Wärmeenergie. z.B. Elektrische Energie wird in Elektrogeräten zu Bewegungsenergie und Wärmeenergie. z.B. Bewegungsenergie eines Autos wird durch Reibung zu Wärmeenergie

14 Entropie in anderen Wissenschaften Die Entropie beschäftigt nicht nur die Physik/Chemie, sondern auch: die Mathematik (Wahrscheinlichkeit!) die Mathematik (Wahrscheinlichkeit!) die Biologie (siehe Mensch und Entropie, Fotosynthese bei Pflanzen,...) die Biologie (siehe Mensch und Entropie, Fotosynthese bei Pflanzen,...) die Informatik (Entropie = Mangel an Information) die Informatik (Entropie = Mangel an Information) die Wirtschaft (Gleichverteilung von Vermögen,...) die Wirtschaft (Gleichverteilung von Vermögen,...)


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