Energieerhaltungssatz und Entropie - Zusammenspiel?
Sind wir die umgewandelte Entropie, die die Sonne ausstrahlt?
Diese Quelle hat mich auf die Frage gestoßen:
https://www.deutschlandfunk.de/astronomie-pro-sekunde-vier-millionen-tonnen-energie-100.html
Bei der Kernfusion verschmelzen pro Sekunde rund 600 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 596 Millionen Tonnen Helium. Die fehlenden vier Millionen Tonnen werden nach Einsteins E gleich m mal c Quadrat in Strahlung umgesetzt. Unsere Sonne verliert also jede Sekunde vier Millionen Tonnen Masse.
Da mich, wie im Fragentitel erwähnt, dass Zusammenspiel zwischen der Entropie und dem Energieerhaltungssatz fasziniert, habe ich mir die größt mögliche Energie vorgestellt (und damit Entropieschleuder ^^), die für mich greifbar ist und das ist die Sonne.
Ich weiß, dass die Frage mehr Antworten enthält als nötig, das ist mein erster Eintrag und ich drücke die Daumen und warte auf Feedback :)
Liebe Grüße an die lesende Person
2 Antworten
Zuallerst sind Energieerhaltung und Entropiezunahme natürlich kein Widerspruch.
- Energie wird in Joule gemessen
- Entropie in Joule pro Kelvin, ist also fast sowas wie eine "spezifische Energie", bezogen auf die Temperatur.
Aber beim Verusuch, eine einfache Erklärung für Entropie zu finden, scheitere ich meistens.
Den Begriff "Entropieschleuder" für die Sonne würde ich nicht verwenden.
Denn Entropie ist keine Stoffmenge und auch kein Wärmeübergang, sondern eine Zustandsgrösse. Ziemlich abstrakt.
Wichtig ist auch: Nicht der absolute Betrag der Entropie ist von praktischer Bedeutung, sondern deren Änderung sagt etwas über Prozesse und Zustände aus.
Wenn man Entropie wie populärwissenschaftlich als "Maß für die Unordnung" anerkennt, kann man die Definition der Entropie vielleicht in gewissen Kontexen selber interpretieren:
- Dass man sie auf die Temperatur beziehen muss, bedeutet:
- Etwas mit viel Energie und wenig Temperatur hat eine hohe Entropie, oder besser:
- wenn die Energie zunimmt, ohne dass die Temperatur proportional steigt, dann steigt die Entropie.
- Beispiel: wenn der Körper seinen Zustand ändert, z.B. schmilzt, hat er mehr Energie aufgenommen, auch ohne dass seine Temperatur gestiegen wäre. Somit hat seine Entropie zugenommen. Und tatsächlich sind die Wassermöleküle in nullgrädigem Wasser ja unordentlicher in nullgrädigem Eis.
Vielleicht hilft das noch, aber das hast du wohl schon gefunden:
Falls ich den Kern deiner Frage verpasst habe, einfach nachfragen.
Liebes atoemlein,
vielen Dank für deine sehr hilfreiche Antwort, ich bin noch am verarbeiten und werde mich mit Boltzmann beschäftigen und dann mit einer ausgereifteren Frage auf dich zurück kommen :)
Fröhliche Ostern (falls das ein Feiertag sein sollte, den du feierst).
Grüße
Der Begriff Entropie ist gar nicht so einfach zu erklären.
Klar ist: In einem geschlossenen System kann die Entropie niemals kleiner werden, sondern nur gleich bleiben oder zunehmen.
Klar ist auch: Je höher das Niveau (oder man könnte auch sagen die Güte/Qualität) der Energie, desto kleiner seine Entropie. (Wasser auf einem Berg = niedrige Entropie, ins Tal abgeflossenes Wasser = hohe Entropie).
Und klar ist weiterhin: Die in einem geschlossenen System enthaltene Menge an Energie bleibt konstant.
In der Sonne gibt es Wasserstoff (hohes Energiepotential, niedrige Entropie). Dann wird der Wasserstoff zu Helium fusioniert. Die Entropie nimmt zu, das Energiniveau liegt bei mehreren Millionen °C. Die Energie wandert durch die Sonne und wird an ihrer Oberfläche zum Großteil mit noch ca. 6000 °C abgestrahlt, die Entropie hat also zugenommen.
Bei der Erde kommt ein Teil der Energie an, wird aufgenommen, treibt dabei Prozesse auf der Erde an und wird mit noch höherer Entropie in den Weltraum abgegeben.
Sind wir die umgewandelte Entropie, die die Sonne ausstrahlt?
Könnte man so sagen.
Denn es braucht nicht nur Energie, sondern auch ein Entropiegefälle (von niedrig zu hoch) um einen Prozess antreiben zu können. Und die Sonne stellt für uns eine Enereegiequelle mit niedriger Entropie dar.
Hui, da verlangst du aber viel von mir. Denn Entropie ist nichts, was man besonders gut erklären kann, da es schlecht greifbar oder anschaulich gemacht werden kann. Ich versuche es trotzdem.
Entropie ist sowas wie ein Maß für Ordnung/Unordnung könnte man sagen.
Nehmen wir ein Kartenspiel. Die Karten sind fein säuberlich geeordnet und aufeinander gestapelt. Das Kartenspiel hat also eine niedrige Entropie.
Nun fällt das Kartenspiel runter. Die Karten fliegen wild durch die Luft, landen überall am Boden verteilt durcheinander. Das Kartenspiel hat nun eine sehr hohe Entropie. Und von alleine wird es auch nie wieder den ursprünglichen Zustand erreichen. Erst durch zusätzliche Energie (hier Arbeit in Form von eines Sortiermechanismus z.B. mit deinen Händen) kann der ursprügliche Zustand niedriger Entropie wieder hergestellt werden.
Dafür wird aber an andererstelle weitere Entropie erzeugt. Denn in deinem Körper laufen zum sortieren Stoffwechselprozesse ab. Am Anfand stehen Sauerstoff und Kohlenstoff in getrennter Form, also niedrige Entropie und am Ende steht freigewordene Energie + CO2 mit höherer Entropie.
Anderes Beispiel:
Du hast 1 l heißes Wasser mit 100 °C (niedirge Entropie) und 1 l kaltes Wasser mit 0 °C (hohe Entropie). Nun schüttest du sie zusammen. Du erhälts 2 l Wasser mit 50° C. Lässt sich das Wasser wieder in je 1l heißes und 1l kaltes Wasser trennen? Nein. Denn Wärme fließ immer von hoher Temperatur zu niedriger Temperatur. Man spricht von von einen ireversiblen Prozess (einem prozess der nicht rückgängig zu machen ist). Wir brauchen erst einen anderen Prozess der unter Einsatz von Energie je 1 l mit 100°C und 1 l mit 0 °C herstellen kann. Dieser Prozess erzeugt seinerseit wieder Entropie, weil er Energie mit hohem Potential in Energie mit niedrigerem Potential umwandelt. In summe haben wir dann wieder mehr Entropie, als vor dem Mischen der beiden Wässer.
Auf der Erde ist es nicht anders. Alles Wachsen, Strömungen, das Wetter etc sind Prozesse die Energie mit hohem Potential (also niedriger Entropie) in Energie mit niedrigem Potential (also hohe Entropie) umwandeln. Die Prozesse können nur am laufen gehalten werden, weil die Sonne ständig Energie mit hohem Potential nachliefert.
Vielen lieben Dank, dass du dir die Zeit genommen hast! Das Beispiel mit dem am Ende 50°C Wasser klingt bei mir denke ich noch lange nach :D
Ich werde mich in die Materie weiter vertiefen, vllt kannst du mir dann bei folgenden Fragen auch so toll helfen :)
Wünsch dir frohe Ostern (falls das ein Feiertag sein sollte, den du feierst)
Lieber Callidus,
vielen Dank für deinen Input. Ich konnte deinen Antworten folgen, auch wenn neue Fragen aufgepoppt sind :) Ich bin noch nicht sehr sicher auf dem Thema Energie/Entropie im Allgemeinen.
Sehr interessant finde ich den letzten Abschnitt. Allerdings sind das Entropiegefälle, genauso wie Entropie-arme Energiequellen für mich noch gedankliche Black-Boxes. Vielleicht findest du nochmal die Zeit, um hier eins-zwei Sätze der Ausführung zu ergänzen. Darüber würde ich mich freuen.
Ich wünsche dir einen guten Start in den Tag.
Viele Grüße