TB: Seite 112
Der Wärmetod
Wenn alle freie Energie umgewandelt ist und alle Stoffe gleichmäßig verteilt sind, dann kommt ein (abgeschlossenes) physikalisches System endgültig zur Ruhe. Das nennt man dann dessen „Wärmetod“. Entropiezunahme in einem physikalischen System ist also mit der Verringerung von dessen Ordnungsgrad verbunden, d. h., jedes in sich abgeschlossene System möchte in den Zustand größter Unordnung übergehen. Das kann man beispielsweise tagtäglich am heimischen Schreibtisch des Autors sehen (wenn Sie ihn sehen könnten, lieber Leser): Dort drei Bücher, hier der Taschenrechner, daneben der Kugelschreiber, ein paar Schmierzettel, die Kaffeetasse, das Notebook, links ein Ordnerstapel und mitten auf der Schreibfläche Kater Humpel, den gesamten restlichen Platz einnehmend… Ein ehemals wohlgeordneter Schreibtisch geht im Laufe der Zeit unweigerlich in einen ungeordneten Zustand über (das ist nicht nur eine Erfahrungstatsache, sondern ein Naturgesetz!). Man kann auch sagen, seine Entropie nimmt im Laufe der Zeit unweigerlich zu. Entropie hat also etwas mit der Verteilung von Dingen zu tun. Es gibt viel mehr Möglichkeiten für einen unaufgeräumten Schreibtisch (hohe Entropie) als für einen wohlgeordneten Schreibtisch (geringe Entropie). In der statistischen Mechanik wird diese Überlegung „verfeinert“ und man spricht von Mikro- und von Makrozuständen. Wer sich geistig gesund fühlt, findet sehr viel dazu in Landaus Lehrbuch der Theoretischen Physik (gemäß „Wer Landau liest und Sommerfeld, der hat ein Recht auf Krankengeld“). Also was ist die Erkenntnis: Um einen Schreibtisch aufzuräumen, muss Energie eingesetzt werden. Der kluge Mensch weiß, dass das eine Sisyphos-Arbeit ist. Deshalb empfehle ich, möglichst einen Schreibtisch mittlerer Entropie anzustreben. Kehren wir nun zur Energie zurück, wobei wir von der Entropiediskussion uns erst einmal nur die Sentenz „Man muss Energie einsetzen, wenn die Entropie abnehmen soll“ merken wollen. Und wir wollen uns noch merken, dass die Produktion von Wärme mit einer hohen Entropieproduktion einhergeht. Und natürlich, dass die Entropie eines abgeschlossenen Systems immer nur zunehmen kann. Und das die Entropie im Gegensatz zur Energie keine Erhaltungsgröße ist. Energie bleibt also stets erhalten, sie kann sich in Form von Prozessketten immer nur in jeweils eine andere Form umwandeln, wobei die Umwandlung niemals vollständig ist, denn faktisch geht ein Teil der Energie stets in Wärmeenergie (gewissermaßen als Synonym der Entropie) über. Die „Güte“ eines solchen Umwandlungsprozesses wird durch dessen Wirkungsgrad ausgedrückt. Ein Wirkungsgrad von 100% ist unmöglich.
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Der Wärmetod
Wenn alle freie Energie umgewandelt ist und alle Stoffe gleichmäßig verteilt sind, dann kommt ein (abgeschlossenes) physikalisches System endgültig zur Ruhe. Das nennt man dann dessen „Wärmetod“. Entropiezunahme in einem physikalischen System ist also mit der Verringerung von dessen Ordnungsgrad verbunden, d. h., jedes in sich abgeschlossene System möchte in den Zustand größter Unordnung übergehen. Das kann man beispielsweise tagtäglich am heimischen Schreibtisch des Autors sehen (wenn Sie ihn sehen könnten, lieber Leser): Dort drei Bücher, hier der Taschenrechner, daneben der Kugelschreiber, ein paar Schmierzettel, die Kaffeetasse, das Notebook, links ein Ordnerstapel und mitten auf der Schreibfläche Kater Humpel, den gesamten restlichen Platz einnehmend… Ein ehemals wohlgeordneter Schreibtisch geht im Laufe der Zeit unweigerlich in einen ungeordneten Zustand über (das ist nicht nur eine Erfahrungstatsache, sondern ein Naturgesetz!). Man kann auch sagen, seine Entropie nimmt im Laufe der Zeit unweigerlich zu. Entropie hat also etwas mit der Verteilung von Dingen zu tun. Es gibt viel mehr Möglichkeiten für einen unaufgeräumten Schreibtisch (hohe Entropie) als für einen wohlgeordneten Schreibtisch (geringe Entropie). In der statistischen Mechanik wird diese Überlegung „verfeinert“ und man spricht von Mikro- und von Makrozuständen. Wer sich geistig gesund fühlt, findet sehr viel dazu in Landaus Lehrbuch der Theoretischen Physik (gemäß „Wer Landau liest und Sommerfeld, der hat ein Recht auf Krankengeld“). Also was ist die Erkenntnis: Um einen Schreibtisch aufzuräumen, muss Energie eingesetzt werden. Der kluge Mensch weiß, dass das eine Sisyphos-Arbeit ist. Deshalb empfehle ich, möglichst einen Schreibtisch mittlerer Entropie anzustreben. Kehren wir nun zur Energie zurück, wobei wir von der Entropiediskussion uns erst einmal nur die Sentenz „Man muss Energie einsetzen, wenn die Entropie abnehmen soll“ merken wollen. Und wir wollen uns noch merken, dass die Produktion von Wärme mit einer hohen Entropieproduktion einhergeht. Und natürlich, dass die Entropie eines abgeschlossenen Systems immer nur zunehmen kann. Und das die Entropie im Gegensatz zur Energie keine Erhaltungsgröße ist. Energie bleibt also stets erhalten, sie kann sich in Form von Prozessketten immer nur in jeweils eine andere Form umwandeln, wobei die Umwandlung niemals vollständig ist, denn faktisch geht ein Teil der Energie stets in Wärmeenergie (gewissermaßen als Synonym der Entropie) über. Die „Güte“ eines solchen Umwandlungsprozesses wird durch dessen Wirkungsgrad ausgedrückt. Ein Wirkungsgrad von 100% ist unmöglich.
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