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Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Entropiezunahme

Basiswissen


Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt im Wesentlichen, dass man aus Wärmeenergie an sich - ohne dass es eine Temperaturdifferenz gibt - keine mechanische Arbeit gewinnen kann. Es gibt verschiedene Formulierungen des Satzes.

Wärmefließrichtung


Wärme kann nicht von selbst von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen: diese häufig zu findende Formulierung trifft jedoch zum Beispiel nicht auf kleine Volumeneinheiten in einem Gas zu. Hier kann durch Zufallsprozesse durchaus Wärmenergie von einem kälteren Volumenbereich auf einen wärmeren Volumenbereich übergehen. Um diesen Fall auszuschließen, formulierte William Thomson das Prinzip folgendermaßen: "it is impossible by means of inanimate material agency to derive mechanical effect from any portion of matter by cooling it below the temperatur of the coldest of the surrounding objects."[1]

Kein Perpetuum Mobile


Wärme kann durch eine periodisch arbeitende Maschine nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden. Dies wäre eine Realisierung eines Perpetuum Mobile zweiter Art.

Maximaler Carnot


Der Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses kann nicht übertroffen werden.

Irreversible Spontaneität


Alle spontan (in eine Richtung) ablaufenden Prozesse sind irreversibel.

Reibung als Einbahnstraße


Alle Prozesse, bei denen Reibung stattfindet, sind irreversibel.

Schwere Entmischung


Ausgleichs- und Mischungsvorgänge sind irreversibel (abgesehen von reversiblen Mischungen idealer Gase).

Entropie-Erhalt


In einem geschlossenen adiabaten System kann die Entropie nicht geringer werden.

Stabiles Maximum


Das Gleichgewicht isolierter thermodynamischer Systeme ist durch ein Maximalprinzip der Entropie ausgezeichnet.

Fußnoten