Warum ist Diffusion ein irreversibler Prozess?

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Hamburger02
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Physik
04.07.2015, 19:42

Die allgemein gültige Definition lautet so (H. D. Bahr, "Thermodynamik") und geht inhaltlich auf Sadi Carnot zurück.:

"Kann ein System, in dem ein Prozess abgelaufen ist, wieder in seinen Ausgangszustand gebracht werden, ohne dass irgendwelche Änderungen in der Umgebung zurückbleiben, so heißt der Prozess reversibel oder umkehrbar. Ist der Anfangszustand des Systems ohne Änderungen in der Umgebung nicht wiederherstellbar, so nennt man den Prozess irreversibel oder unumkehrbar."

und weiter:

"Die erzeugte Entropie ist ein quantitaives Maß für die Irreversibilität von Prozessen".

Diffusion ist deswegen ein irreversibler Prozess, weil die Durchmischung nie wieder rückgängig gemacht werden kann, ohne dass sich an der Umwelt etwas ändert.

Bei sämtlichen Verfahren zur Gastrennung, wie z.B. Verflüssigen oder mittels Gaszentrifugen ist es erforderlich, dass der Umwelt wertvolle Energie entnommen wird, zur Gastrennung benutzt wird, und als wertlose Energie in Form von Abwärme an die Umgebung wieder abgegeben wird. In diesem Zusammenhang kann Entropie als Maß für die Qualität von Energie betrachtet wreden. Wertvolle Energie wie alle mechanischen Energiene, haben wenig Entropie, Abwärme hat ganz viel Entropie.