Wie erkennt man ob ein Prozess reversibel oder irreversibel ist?
Momentan haben wir in der Physik die Thematik rund um die Entropie, reversible und irreversible Prozesse. Das ganze Geschehen verstehe ich ungefähr. So weit wie man das Ganze nun mal verstehen kann. Jedoch hat uns unser Professor eine Frage gestellt auf die nächste Konferenz. Und zwar: "Wie erkennt man ob ein Prozess reversibel oder irreversibel ist?"
Was ein irreversibler und ein reversibler Prozess ist, ist mir klar. Doch wie erkennt man nun ob ein Prozess reversibel oder irreversibel ist. In der Theorie? In der realen Welt? Sind reversible Prozesse überhaupt realistisch möglich?
Ich wäre sehr dankbar für eine verständliche Antwort, wenn möglich ein wenig vereinfacht, damit ein Student, welcher noch nicht so sehr mit dieser Thematik vertraut ist, es auch versteht.
2 Antworten
Doch wie erkennt man nun ob ein Prozess reversibel oder irreversibel ist. In der Theorie?
Man muss die Entropie vor und nach dem Prozess berechnen und wenn sie nicht zugenommen hat, wenn der Prozess also isentrop verlaufen ist, dann ist er auch reversibel.
In der realen Welt? Sind reversible Prozesse überhaupt realistisch möglich?
In der realen Welt gibt es keine reversiblen Prozesse. Die Modellvorstellung eines reversiblen Prozesses setzt voraus, dass Zustandsänderungen zum einen quasistatisch, also unendlich langsam vor sich gehen, und zum anderen dass keinerlei Reibung im Spiel sein darf. Immer wenn Reibung im Spiel ist, und das ist sie im realen Leben immer, wird Energie dissipiert, d.h. sie wird in Wärme umgewandelt. Wärme ist aber sozusagen der Abfallhaufen der Energie unbd überall wo Wärme erzeugt wird, wird automatisch auch Entropie erzeugt. Auch jede Zustandsänderung an einem idealen Gas in endlicher Zeit führt immer dazu, dass innere Reibung im Gas entsteht, am stärksten falls Verwirbelungen auftreten, und auch innere Reibung erzeugt immer Wärme und damit Entropie. Ebenso ist der Übergang von Wärme über eine Systemgrenze oder jeglicher Mischungsprozess grundsätzlich irreversibel.
damit ein Student, welcher noch nicht so sehr mit dieser Thematik vertraut ist, es auch versteht.
Vielleicht liest du zum Thema Entropie auch noch mal einen längeren Beitrag, den ich an anderer Stelle bereits geschrieben habe:
https://www.gutefrage.net/frage/warum-muss-entropie-nochmals-im-kondensator-abgefuehrt-werden
Moin,
ich hab' mal in meinem großen Buch gesucht: Vielleicht hilft dir das
Es gibt viele irreversible Prozesse, die sich offenbar stark voneinander
unterscheiden, jedoch alle den Zweiten Hauptsatz
erfüllen. Beispielsweise ist die Wärmeübertragung ein irreversibler
Prozess. Bringen wir einen heißen und einen kalten
Gegenstand zusammen, geht Wärme vom heißen zum kalten
Gegenstand über, bis beide dieselbe Temperatur erreicht haben.
Auch hier wird niemals der umgekehrte Prozess ablaufen,
nämlich dass bei zwei in Kontakt gebrachten gleich warmen
Gegenständen der eine abkühlt und der andere sich erwärmt.
Vielmehr werden beide Gegenstände dieselbe Temperatur behalten,
und es wird keine Wärme von einem zum anderen
übertragen. Diese experimentell ermittelte Tatsache führt zu einer
anderen Formulierung des Zweiten Hauptsatzes:
Ein Prozess, bei dem nur Wärmeenergie einem kälteren Reservoir
entnommen und dieselbe Menge an Wärmeenergie
einem wärmeren Reservoir zugeführt wird, ist unmöglich.
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Weiterhin
kann durch Reibung Arbeit in Wärme bzw. in innere Energie
umgesetzt werden, aber es kann niemals durch Reibung Wärme
bzw. innere Energie in Arbeit umgesetzt werden. Die Umwandlung
von Arbeit in Wärme durch Reibung ist ebenfalls nicht
reversibel. Reibung und andere dissipative (nicht rückgängig
zu machende) Effekte setzen mechanische Energie irreversibel
in thermische Energie um (dissipativ D zerstreuend, vernichtend).
Eine dritte Art von irreversiblen Vorgängen finden wir bei
Systemen, die Nichtgleichgewichtszustände durchlaufen, etwa
bei turbulenten Gasströmungen oder bei Explosionen. Ein Prozess
ist dann reversibel, wenn wir dafür sorgen können, dass das
System dieselben Gleichgewichtszustände auch in umgekehrter
Reihenfolge wieder durchlaufen kann.
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PHYSIK Tipler Mosca 7. Auflage, Springer, S. 600 ff