Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Entropie
Entropie[grch.] die, Formelzeichen S, von R. J. E. Clausius eingeführte makrophysikal. Zustandsgröße (Zustandsfunktion) thermodynam. Systeme, SI-Einheit: Joule/Kelvin (J/K). Sie ist ein Maß für den Ordnungszustand thermodynam. Systeme bzw. für die Irreversibilität der in ihnen ablaufenden thermodynam. Prozesse. In einem abgeschlossenen System (ohne Energie- und Massenaustausch) ist die E.-Änderung bei reversiblen Vorgängen konstant. Sie ist gegeben durch den Quotienten aus zu- oder abgeführter Wärmemenge dQ und der Temperatur T, bei der der Wärmeaustausch mit der Umgebung erfolgt: dS = d Q/T. Der Absolutwert der E. wird festgelegt durch den 3. Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass die E. am absoluten Nullpunkt der Temperatur null ist. Für irreversible Vorgänge gilt dS > dQ/T. Die Gesamt-E. kann in einem abgeschlossenen System nie abnehmen. Dieser als E.-Satz bezeichnete Zusammenhang ist identisch mit dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Vorgänge, bei denen die E. zunimmt, verlaufen von selbst (Selbstorganisation), können aber nicht ohne anderweitigen Aufwand von Energie rückgängig gemacht werden. Dieses Prinzip legt die Richtung eines thermodynam. Prozesses fest. In einem offenen System, das durch Stoffaustausch mit seiner Umgebung verbunden ist (z. B. ein lebender Organismus; dissipative Strukturen), kann die E. zunehmen, gleich bleiben oder abnehmen. Trotz der laufenden Aufnahme und Abgabe von Materie und Energie auf mikroskop. Ebene kann der makroskop. Zustand des offenen Systems stationär werden (Fließgleichgewicht).
Zu einer anschaul. Deutung der E. führt die statist. Mechanik, die die Wärmeenergie eines Gases durch die ungeordnete Bewegung der Moleküle erklärt. Von allen Verteilungen der Moleküle auf räuml. Positionen und mögl. Geschwindigkeiten wird sich wegen der Zusammenstöße als Gleichgewicht ein Zustand mit einer gleichmäßigen Verteilung einstellen. Dieser Zustand größter Unordnung besitzt die größte Wahrscheinlichkeit (L. Boltzmann, 1866). - Überträgt man diese Überlegungen auf das Weltall als Ganzes (betrachtet als abgeschlossenes System), müsste die Welt unter laufender E.-Zunahme einem Endzustand ohne Energie- und Temperaturdifferenzen zustreben, der das Ende allen materiellen Geschehens bedeuten würde (Wärmetod).
▣ Literatur:
Rifkin, J.: E. Ein neues Weltbild. A. d. Engl. Neuausg. Frankfurt am Main 1989.
⃟ Bader, F.: Entropie. Herrin der Energie. Hannover 1993.
⃟ Dugdale, J. S.: Entropy and its physical meaning. London 1996.
Entropie[grch.] die, Formelzeichen S, von R. J. E. Clausius eingeführte makrophysikal. Zustandsgröße (Zustandsfunktion) thermodynam. Systeme, SI-Einheit: Joule/Kelvin (J/K). Sie ist ein Maß für den Ordnungszustand thermodynam. Systeme bzw. für die Irreversibilität der in ihnen ablaufenden thermodynam. Prozesse. In einem abgeschlossenen System (ohne Energie- und Massenaustausch) ist die E.-Änderung bei reversiblen Vorgängen konstant. Sie ist gegeben durch den Quotienten aus zu- oder abgeführter Wärmemenge dQ und der Temperatur T, bei der der Wärmeaustausch mit der Umgebung erfolgt: dS = d Q/T. Der Absolutwert der E. wird festgelegt durch den 3. Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass die E. am absoluten Nullpunkt der Temperatur null ist. Für irreversible Vorgänge gilt dS > dQ/T. Die Gesamt-E. kann in einem abgeschlossenen System nie abnehmen. Dieser als E.-Satz bezeichnete Zusammenhang ist identisch mit dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Vorgänge, bei denen die E. zunimmt, verlaufen von selbst (Selbstorganisation), können aber nicht ohne anderweitigen Aufwand von Energie rückgängig gemacht werden. Dieses Prinzip legt die Richtung eines thermodynam. Prozesses fest. In einem offenen System, das durch Stoffaustausch mit seiner Umgebung verbunden ist (z. B. ein lebender Organismus; dissipative Strukturen), kann die E. zunehmen, gleich bleiben oder abnehmen. Trotz der laufenden Aufnahme und Abgabe von Materie und Energie auf mikroskop. Ebene kann der makroskop. Zustand des offenen Systems stationär werden (Fließgleichgewicht).
Zu einer anschaul. Deutung der E. führt die statist. Mechanik, die die Wärmeenergie eines Gases durch die ungeordnete Bewegung der Moleküle erklärt. Von allen Verteilungen der Moleküle auf räuml. Positionen und mögl. Geschwindigkeiten wird sich wegen der Zusammenstöße als Gleichgewicht ein Zustand mit einer gleichmäßigen Verteilung einstellen. Dieser Zustand größter Unordnung besitzt die größte Wahrscheinlichkeit (L. Boltzmann, 1866). - Überträgt man diese Überlegungen auf das Weltall als Ganzes (betrachtet als abgeschlossenes System), müsste die Welt unter laufender E.-Zunahme einem Endzustand ohne Energie- und Temperaturdifferenzen zustreben, der das Ende allen materiellen Geschehens bedeuten würde (Wärmetod).
▣ Literatur:
Rifkin, J.: E. Ein neues Weltbild. A. d. Engl. Neuausg. Frankfurt am Main 1989.
⃟ Bader, F.: Entropie. Herrin der Energie. Hannover 1993.
⃟ Dugdale, J. S.: Entropy and its physical meaning. London 1996.