Wie wird die Entropie quantenmechanisch behandelt?
Kann ich jedem Mehrteilchensystem eine Entropie zuschreiben? Auch wenn diese eine Ladung/Spin besitzen oder ein Boson sind? Etwa Photonen, Elektronen, Radikalen, Ionen, Neutrinos? Oder sogar im Rahmen des Stark/Zeeman-Effektes (Bevorzugung von Teilchen mit mehr möglichen Energieniveaus)?
Wenn ja, welche Theorien behandeln dies? Ist dies analog zur Schrödinger/Dirac-Gleichung möglich oder braucht man Quantenfeldtheorien (für mehrere Teilchen)?
Das klassische thermodynamische Bild geht ja von "statistischen Kugeln" aus, die nicht wechselwirken. Das ist doch schon durch das Gibbs-Paradoxon widerlegt, also 2 mol O2 besitzen nicht mehr molare Entropie als 1 mol (Ununterscheidbarkeit).
Beispiele, an die ich dachte: photochemische Reaktionen, Birch-Reaktion/Elektride, Kernumwandlungen...
Aus der Kinetik ist mir bekannt, dass Übergangszuständen qualitativ eine Art Entropie zugeschrieben werden kann. Auch bei Ringschlussreaktionen.
Mich haben außerdem Theorien über den Wärmetod des Universums hierzu verleitet, wo es hieß, dass am Ende "eine Suppe aus niederenergetischen Photonen und Neutrinos" übrig seien.
1 Antwort
Die Entropie ist (genauso wie Druck, Temperatur, …) eine Eigenschaft des Kollektivs, nicht des Telchens — sie entsteht ja durch irgendeine Art von MIttelung, also Integration über die einzelnen Teilchen. Das ist in der klassischen Statistik un ich der Quantenstatistik (von der ich allerdings so gut wie nichts verstehe) ganz gleich.
Wenn Du Quantenfeldtheorie mitheineinnimmst, dann wird sich sicherlich viel an den Details ändern, aber die Eckpfeiler müssen gleich bleiben — alle thermodynamischen Größen sind emergent, entstehen also erst im Ensemble (wenn man also sehr viele Teilchen hat).
Das Mischungsparaox verschwindet übrigens, sobald man verstanden hat, daß man über symmetrieäquivalentes Zeug nur einmal summiert.