{"id":44581,"date":"2019-10-15T21:50:29","date_gmt":"2019-10-15T20:50:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-entropie-definition\/"},"modified":"2020-03-10T13:20:56","modified_gmt":"2020-03-10T12:20:56","slug":"was-ist-entropie-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-entropie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Entropie – Definition"},"content":{"rendered":"
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In der Physik ist die Entropie ein quantitatives Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten. Nach Clausius wurde die Entropie \u00fcber die Entropie\u00e4nderung S eines Systems definiert. W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Was ist Entropie?<\/span><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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In der Thermodynamik und statistischen Physik ist die\u00a0<\/span>Entropie<\/span><\/strong>\u00a0ein quantitatives Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten.<\/span>In der statistischen Physik ist die Entropie ein Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung eines Systems.\u00a0Was bedeutet Unordnung ist wirklich die\u00a0<\/span>Anzahl der mikroskopischen Konfigurationen<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>W<\/span><\/strong>\u00a0, dass ein thermodynamisches System ,\u00a0wenn in einem Zustand von bestimmten makroskopischen Variablen wie angegeben hat (\u00a0<\/span>Volumen<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>Energie<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>Druck<\/span><\/a>\u00a0und\u00a0<\/span>Temperatur<\/span><\/a>\u00a0).\u00a0Mit “mikroskopischen Zust\u00e4nden” meinen wir die genauen Zust\u00e4nde aller Molek\u00fcle, aus denen das System besteht.<\/span><\/p>\n

Mathematisch lautet die genaue Definition:<\/span><\/p>\n

Entropie = (Boltzmannsche Konstante k) x Logarithmus der Anzahl m\u00f6glicher Zust\u00e4nde<\/span><\/strong><\/p>\n

S = k\u00a0<\/span>B<\/span><\/sub>\u00a0logW<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Diese Gleichung, die die mikroskopischen Details oder Mikrozust\u00e4nde des Systems (\u00fcber\u00a0<\/span>W<\/span><\/em>\u00a0) mit seinem makroskopischen Zustand (\u00fcber die\u00a0<\/span>Entropie\u00a0<\/span>S<\/span><\/em><\/strong>\u00a0) in\u00a0Beziehung setzt\u00a0, ist die Schl\u00fcsselidee der statistischen Mechanik.\u00a0In einem geschlossenen System nimmt die Entropie niemals ab, so dass die Entropie im Universum irreversibel zunimmt.\u00a0In einem offenen System (zum Beispiel einem wachsenden Baum) kann die Entropie abnehmen und die Ordnung zunehmen, jedoch nur auf Kosten einer Zunahme der Entropie an einem anderen Ort (z. B. in der Sonne).<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Die Reihenfolge nimmt ab.<\/span><\/p>\n

Die Entropie nimmt zu.<\/span><\/p>\n

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Entropieeinheiten<\/span><\/h2>\n

Die SI –\u00a0<\/span>Einheit f\u00fcr die\u00a0Entropie<\/span><\/strong>\u00a0ist\u00a0<\/span>J \/ K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Nach Clausius wurde die Entropie \u00fcber die \u00c4nderung der Entropie S eines Systems definiert.\u00a0Die \u00c4nderung der Entropie S, wenn ihr durch einen reversiblen Prozess bei konstanter Temperatur eine W\u00e4rmemenge Q zugesetzt wird, ist gegeben durch:<\/span><\/p>\n

\"Entropie-Gleichung\"<\/a><\/p>\n

Hier ist\u00a0<\/span>Q<\/span><\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>Energie,<\/span><\/strong>\u00a0die w\u00e4hrend des Prozesses als W\u00e4rme zum oder vom System \u00fcbertragen wird, und T ist die Temperatur des Systems in Kelvin w\u00e4hrend des Prozesses.\u00a0Wenn wir einen reversiblen\u00a0<\/span>isothermen Prozess<\/span><\/strong>\u00a0annehmen\u00a0, ist die gesamte Entropie\u00e4nderung gegeben durch:<\/span><\/p>\n

\u2206S = S\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– S\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ T.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

In dieser Gleichung\u00a0h\u00e4ngt\u00a0der\u00a0<\/span>Quotient Q \/ T<\/span><\/strong>\u00a0mit der Zunahme der St\u00f6rung zusammen.\u00a0H\u00f6here Temperatur bedeutet gr\u00f6\u00dfere Zuf\u00e4lligkeit der Bewegung.\u00a0Bei niedrigeren Temperaturen bewirkt die Zugabe von W\u00e4rme Q eine wesentliche fraktionierte Zunahme der molekularen Bewegung und Zuf\u00e4lligkeit.\u00a0Wenn andererseits die Substanz bereits hei\u00df ist, tr\u00e4gt die gleiche W\u00e4rmemenge Q relativ wenig zur gr\u00f6\u00dferen molekularen Bewegung bei.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Beispiel: Entropie\u00e4nderung im schmelzenden Eis<\/span><\/h2>\n

Berechnen Sie die\u00a0<\/span>Entropie\u00e4nderung<\/span><\/strong>\u00a0von 1 kg Eis bei 0 \u00b0 C, wenn es bei 0 \u00b0 C reversibel zu Wasser geschmolzen wird.<\/span><\/p>\n

Da es sich um einen isothermen Prozess handelt, k\u00f6nnen wir Folgendes verwenden:<\/span><\/p>\n

\u2206S = S\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– S\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ T.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

daher wird die Entropie\u00e4nderung sein:<\/span><\/p>\n

\u2206S = 334 [kJ] \/ 273,15 [K] =\u00a0<\/span>1,22 [kJ \/ K]<\/span><\/strong><\/p>\n

wobei 334 Kilojoule W\u00e4rme erforderlich sind, um 1 kg Eis zu schmelzen (latente Schmelzw\u00e4rme = 334 kJ \/ kg) und diese W\u00e4rme bei 0 \u00b0 C (273,15 K) auf das System \u00fcbertragen wird.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Spezifische Entropie<\/span><\/h2>\n

Die Entropie kann\u00a0durch Teilen durch die Masse\u00a0zu einer\u00a0<\/span>intensiven<\/span><\/strong>\u00a0oder\u00a0<\/span>spezifischen<\/span><\/strong>\u00a0Variablen gemacht werden.\u00a0Ingenieure verwenden die spezifische Entropie in der thermodynamischen Analyse mehr als die Entropie selbst.\u00a0Die spezifische Entropie (n) eines Stoffes ist seine Entropie pro Masseneinheit.\u00a0Sie entspricht der Gesamtentropie (S) geteilt durch die Gesamtmasse (m).<\/span><\/p>\n

s = S \/ m<\/span><\/p>\n

wo:<\/span><\/p>\n

s = spezifische Entropie (J \/ kg)<\/span><\/p>\n

S = Entropie (J)<\/span><\/p>\n

m = Masse (kg)<\/span><\/p>\n

\"Ts<\/a>
Ts-Diagramm des Rankine-Zyklus<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Die Entropie quantifiziert die Energie einer Substanz, die nicht mehr f\u00fcr n\u00fctzliche Arbeiten zur Verf\u00fcgung steht.\u00a0Da die Entropie so viel \u00fcber die N\u00fctzlichkeit einer bei der Ausf\u00fchrung von Arbeiten \u00fcbertragenen W\u00e4rmemenge aussagt, enthalten die\u00a0<\/span>Dampftabellen<\/span><\/a>\u00a0Werte der\u00a0<\/span>spezifischen Entropie<\/span><\/strong>\u00a0(s = S \/ m) als Teil der tabellierten Informationen.<\/span><\/p>\n

Im Allgemeinen ist die spezifische Entropie eine Eigenschaft einer Substanz wie Druck, Temperatur und Volumen, kann jedoch nicht direkt gemessen werden.\u00a0Normalerweise wird die Entropie einer Substanz in Bezug auf einen Referenzwert angegeben.\u00a0Zum Beispiel wird die spezifische Entropie von Wasser oder Dampf unter Verwendung der Referenz angegeben, dass die\u00a0<\/span>spezifische Entropie<\/span><\/strong>\u00a0von Wasser\u00a0bei\u00a00,01 \u00b0 C<\/strong>\u00a0und\u00a0normalem atmosph\u00e4rischem Druck\u00a0<\/strong><\/span>Null<\/span><\/strong>\u00a0ist\u00a0, wobei s = 0,00 kJ \/ kg ist.\u00a0Die Tatsache, dass der Absolutwert der spezifischen Entropie unbekannt ist, ist jedoch kein Problem, da bei praktischen Problemen die \u00c4nderung der spezifischen Entropie (\u2206s) und nicht der Absolutwert wichtig ist.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Temperatur-Entropie-Diagramme – Ts-Diagramme<\/span><\/h2>\n

Im Allgemeinen werden die Phasen eines Stoffes und die Beziehungen zwischen seinen Eigenschaften am h\u00e4ufigsten in\u00a0<\/span>Eigenschaftsdiagrammen dargestellt<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Es wurde eine gro\u00dfe Anzahl verschiedener Eigenschaften definiert, und es gibt einige Abh\u00e4ngigkeiten zwischen den Eigenschaften.<\/span><\/p>\n

Ein\u00a0<\/span>Temperatur-Entropie-Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0(\u00a0<\/span>Ts-Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0) ist der Diagrammtyp, der am h\u00e4ufigsten zur Analyse von Energie\u00fcbertragungssystemzyklen verwendet wird.\u00a0Es wird in der Thermodynamik verwendet, um \u00c4nderungen der Temperatur und der spezifischen Entropie w\u00e4hrend eines thermodynamischen Prozesses oder Zyklus zu visualisieren.<\/span><\/p>\n

Dies liegt daran ,\u00a0die\u00a0<\/span>Arbeit<\/span><\/strong>\u00a0von oder auf dem System und die getan\u00a0<\/span>W\u00e4rme hinzugef\u00fcgt<\/span><\/strong>\u00a0oder\u00a0<\/span>entfernt<\/span><\/strong>\u00a0aus dem System kann auf dem visualisiert wird\u00a0<\/span>Ts Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Nach der Definition der Entropie entspricht die\u00a0<\/span>W\u00e4rme,<\/span><\/strong>\u00a0die zu oder von einem System \u00fcbertragen wird, der\u00a0<\/span>Fl\u00e4che unter der Ts-Kurve<\/span><\/strong>\u00a0des Prozesses.<\/span><\/p>\n

dQ = TdS<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Ein\u00a0<\/span>isentropischer Prozess<\/span><\/strong>\u00a0wird\u00a0in einem Ts-Diagramm\u00a0als\u00a0<\/span>vertikale Linie<\/span><\/strong>\u00a0dargestellt, w\u00e4hrend ein isothermer Prozess eine horizontale Linie ist.\u00a0In einem idealisierten Zustand ist die Kompression eine Pumpe, die Kompression in einem Kompressor und die Expansion in einer Turbine sind isentrope Prozesse.\u00a0Daher ist es in der Energietechnik sehr n\u00fctzlich, da diese Ger\u00e4te in thermodynamischen Kreisl\u00e4ufen von Kraftwerken eingesetzt werden.<\/span><\/p>\n

Beachten Sie, dass die isentropischen Annahmen nur f\u00fcr ideale Kreisprozessen gelten.\u00a0Reale thermodynamische Kreisprozessen haben inh\u00e4rente Energieverluste aufgrund der Ineffizienz von Kompressoren und Turbinen.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Irreversibilit\u00e4t nat\u00fcrlicher Prozesse<\/span><\/h2>\n

Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik:<\/span><\/strong><\/p>\n

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt niemals ab.\u00a0In einem nat\u00fcrlichen thermodynamischen Prozess nimmt die Summe der Entropien der wechselwirkenden thermodynamischen Systeme zu. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Dieses Gesetz gibt die\u00a0<\/span>Unumkehrbarkeit<\/span><\/strong>\u00a0der\u00a0<\/span>nat\u00fcrlichen Prozesse<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Reversible Prozesse sind eine n\u00fctzliche und bequeme theoretische Fiktion, kommen aber in der Natur nicht vor.\u00a0Aus diesem Gesetz folgt, dass es unm\u00f6glich ist, eine Vorrichtung zu konstruieren, die in einem Zyklus arbeitet und deren einzige Wirkung die \u00dcbertragung von W\u00e4rme von einem k\u00fchleren K\u00f6rper auf einen hei\u00dferen K\u00f6rper ist.\u00a0Daraus folgt, dass Perpetual-Motion-Maschinen der zweiten Art unm\u00f6glich sind.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Entropie bei absolutem Nullpunkt<\/span><\/h2>\n

Nach dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik:<\/span><\/strong><\/p>\n

Die Entropie eines Systems n\u00e4hert sich einem konstanten Wert, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt n\u00e4hert.<\/span><\/em><\/p>\n

Basierend auf empirischen Beweisen besagt dieses Gesetz, dass die\u00a0<\/span>Entropie einer reinen kristallinen Substanz<\/span><\/strong>\u00a0beim\u00a0<\/span>absoluten Nullpunkt der Temperatur<\/span><\/strong>\u00a00 K\u00a0Null ist<\/strong>\u00a0und dass es mit keinem noch so idealisierten Verfahren m\u00f6glich ist, die Temperatur eines Systems zu senken in einer endlichen Anzahl von Schritten auf den absoluten Nullpunkt.\u00a0Dies erm\u00f6glicht es uns, einen Nullpunkt f\u00fcr die W\u00e4rmeenergie eines K\u00f6rpers zu definieren.<\/span><\/p>\n

Absoluter Nullpunkt ist die k\u00e4lteste theoretische Temperatur, bei der die thermische Bewegung von Atomen und Molek\u00fclen ihr Minimum erreicht.\u00a0Dies ist ein Zustand, in dem die Enthalpie und Entropie eines abgek\u00fchlten idealen Gases ihren Minimalwert von 0 erreicht.\u00a0<\/span>Klassischerweise<\/span><\/strong>\u00a0w\u00e4re dies ein Zustand der\u00a0<\/span>Bewegungslosigkeit<\/span><\/strong>\u00a0, aber\u00a0<\/span>die<\/span><\/strong>\u00a0Quantenunsicherheit schreibt vor, dass die Teilchen immer noch eine\u00a0<\/span>endliche Nullpunktsenergie<\/span><\/strong>\u00a0besitzen\u00a0.\u00a0<\/span>Der absolute Nullpunkt<\/span><\/strong>\u00a0wird auf der Kelvin-Skala als 0 K,\u00a0auf der Celsius-Skala als\u00a0<\/span>\u2013273,15 \u00b0 C<\/span><\/strong>\u00a0und\u00a0auf der Fahrenheit-Skala\u00a0als\u00a0<\/span>\u2013459,67 \u00b0 F bezeichnet<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

In der Physik ist die Entropie ein quantitatives Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten. Nach Clausius wurde die Entropie \u00fcber die Entropie\u00e4nderung S eines Systems definiert. W\u00e4rmetechnik Was ist Entropie? In der Thermodynamik und statistischen Physik ist die\u00a0Entropie\u00a0ein quantitatives Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in … Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"\nWas ist Entropie - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"In der Physik ist die Entropie ein quantitatives Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten. Nach Clausius wurde die Entropie \u00fcber die Entropie\u00e4nderung S eines Systems definiert. 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