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Entropie ist aus statistischer Perspektive ein Maß für die Unordnung. Zwei Kolben mit zwei unterschiedlichen Gasen sind durch ein Rohr verbunden. Wenn das Ventil geöffnet wird, mischen sich die Gase. Die vollständige Entmischung ist nicht möglich (konnte noch nicht beobachtet werden). Den Prozess nennt man deswegen auch irreversibel (= nicht umkehrbar).
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Die Entropie strebt in einem abgeschlossenen physikalischen System einem Maximum zu. Der Endzustand ist mit dem Zerfallen jeglicher Strukturen und einer Angleichung aller Temperaturen gleichbedeutend. Auf das Weltall übertragen – wenn man das Weltall als abgeschlossenes System ansieht – spricht man daher vom "Wärmetod des Weltalls". Da sich die niedrigste Temperatur einstellen würde, müsste man eher vom Kältetod sprechen.
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Energie und Ordnung

Zeitreisen sind eine phantastische Sache, viele Science-Fiction-Romane widmen sich diesem Thema. Die Physik konnte lange Zeit nichts gegen die Möglichkeit von Zeitreisen einwenden. Denn nach der Mechanik, wie sie Newton entworfen hat, hat die Zeit keine Richtung. Alle Prozesse sind demnach umkehrbar. Zeitreisen – im Prinzip kein Problem.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der auf Rudolf Clausius zurückgeht, brachte schließlich eine Richtung ins Naturgeschehen. Clausius erkannte 1865, dass Wärme die Tendenz hat, von wärmeren auf kältere Körper überzugehen. Nicht jedoch umgekehrt. Der Wärmeübergang von warm nach kalt ist ein gerichteter Vorgang. Bisher hat niemand einen Körper niedriger Temperatur beobachtet, der sich weiter abkühlt und dadurch ein Körper höherer Temperatur seine Temperatur erhöht. Weiterhin stellte Clausius fest, dass mechanische Arbeit sich vollständig in Wärme umwandeln lässt, nicht aber Wärme vollständig in Arbeit. Die Richtung der Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie und umgekehrt ist nicht gleichwertig.

Der zentrale Begriff für diese Tendenz ist die Entropie, sie kann in einem geschlossenen System nur zunehmen. Anschaulich kann man sich die Entropie als ein Maß für die Unordnung vorstellen. Das Entropie-Prinzip wirkt sich auf die Umwandlung von Energie aus. Energie in geordneter Form (mechanische Bewegungsenergie) kann vollständig in Energie weniger geordneter Form (Wärme) überführt werden. In umgekehrter Richtung funktioniert die Energieumwandlung nur teilweise. Wärme kann nur zum Teil in elektrische Energie (geordnete Form) gewandelt werden. Deshalb kann man die Energie, die in Kohle steckt, nicht vollständig in Strom umwandeln. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt also die Erkenntnis, dass die Richtungen der Energiewandlungen nicht gleichwertig sind. Der Anteil der Energie, der in Energie einer geordneten Form umgewandelt werden kann, wird Exergie genannt.

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