Entropie.

2.) Die Hierarchie der Energien, die Energieentwertung und die Entropie.


Umwandlung: Arbeit in Wärme.

In einem Heizofen wird elektrische Energie vollständig (100%) in Wärme umgewandelt.
Bei anderen Geräten gelingt eine Umwandlung in die gewünschte Energieform nur teilweise. So wird z.B. bei einer traditionellen Glühlampe nur etwa 5 - 10% in Form von Licht gewandelt, der Rest fällt als Wärme an.
Auch ein realer Transformator gibt nur einen Teil der an der Primärspule eingespeisten Energie an die Sekundärspule ab, auch er wird warm.

Elektrische oder mechanische Energieformen lassen sich mehr oder weniger gut in andere Energieformen umwandeln, insbesondere auch in Wärme.

Umwandlung: Wärme in Arbeit.

Umgekehrt geht das jedoch nicht so leicht!

Schon John Newcomen, der die erste Art "Dampfmaschine" schon vor James Watt baute, entdeckte, dass er nicht die ganze in seine Maschine hineingesteckte Wärme in mechanische Energie wandeln konnte. Es gibt prinzipiell keine Maschine, die Wärme zu 100% - oder auch nur zum größten Teil - in mechanische Energie umwandeln könnte.

Es gibt also sozusagen höherwertigere und minderwertigere Energieformen.
Wärme ist eine solche minderwertigere, "nutzlosere" Energieform. Man spricht auch von Energieentwertung.
Diese Eigenschaft der Wärme nennt man Entropie und bezeichnet sie mit dem Formelzeichen S.

Aber was ist jetzt Entropie eigentlich genau?

Sieh dir den nächsten Ausschnitt aus dem Vortrag von Martin Buchholz an (2:35 bis 4:40).
Lies hinterher unbedingt unter dem Videobereich die Zusammenfassung durch!

Zusammenfassung:

  • Entropie wird nur durch Wärme von einem Körper auf einen anderen übertragen.
    Durch Arbeit wird keine Entropie übertragen.

    Die übertragene Entropie Δs ist um so größer, je größer die übertragene Wärmemenge ΔQ ist.

  • Bei der Entropieübertragung kommt es auf die (absolute) Temperatur T an.
    Um eine bestimmte Entropiemenge zu transportieren, braucht man bei hoher Temperatur mehr Wärme als bei niedriger Temperatur.

    Es gilt:
  • Die Einheit der Entropie ist: 1 J / K. Dies wird manchmal - aber nicht zwingend - mit 1 Carnot = 1 Ct abgekürzt.
  • Die Entropie ist keine Erhaltungsgröße:
    Sie kann konstant bleiben oder zunehmen, sie nimmt jedoch niemals ab!
    (Mehr dazu später)

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