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Entropie

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Chemie

Heute wird sich alles um das Thema Entropie drehen und was es damit auf sich hat. Entropie ordnet sich dem Thema Gleichgewichtsreaktionen unter und gehört zum Fach Chemie.

Entropie - was ist das überhaupt?

Das Wort Entropie lässt sich aus dem altgriechischen herleiten und wird mit Wendung übersetzt. Es ist nichts, was du anfassen kannst, sondern eine Rechengröße beziehungsweise Zustandsgröße der Thermodynamik.

Die Thermodynamik beschäftigte sich ursprünglich mit der Frage, wie man Wärme in mechanische Arbeit umwandeln kann. Dieser Gedanke entstand durch die Dampfmaschinen.

Mittlerweile setzt sie sich aber auch durchaus mit dem allgemeinen Nutzen sowie dem Umwandeln von der Energie und vielem mehr auseinander. Lasst euch also nicht irritieren. Die Entropie ist lediglich eine Einheit, mit der man in der Thermodynamik Veränderungen misst. Dementsprechend kann die Entropie auch steigen oder abnehmen.

Prinzipiell lässt sich sagen, dass eine Abnahme der Entropie in einem System nur dann von statten geht, wenn eine Abgabe von Wärme oder Materie stattfindet. In sogenannten abgeschlossenen Systemen ist eine Abnahme der Entropie deshalb nicht möglich, da weder Wärme noch Materie entweichen kann.

Entstehung der Entropie

In der früheren Geschichte gab es in Bezug auf die Bedeutung des Wärmebegriffs zwei Blickwinkel. Es wurde die ganze Zeit daran gearbeitet diese beiden Theorien zu widerlegen oder bestätigen. Es gab dementsprechend Verfechter von den Theorien. Eine der beiden Behauptungen wurde als vis viva bezeichnet. Sie besagte, dass die Wärmeerscheinung in der vis viva, also in der kinetischen oder auch lebendigen Kraft der Atome liegt.

Nach der anderen Theorie, die sogenannte Caloricum, stellt die Wärme eine Substanz dar. Durch das ständige Streben einer der beiden Theorien belegen zu können, bemerkte Nicolas Carnot 1824, dass die Kraft einer Dampfmaschine nicht durch den Verbrauch der Caloricum zustande kommt. Stattdessen fand er heraus, dass die Kraft von einem warmen Körper auf einen kalten ausgeht. Durch diese Aussage legte er den Grundbaustein für die Entstehung des Entropie-Begriffs. 1840 wurde durch ein Experiment von zwei anderen Forschern belegt, dass mechanische Arbeit durchaus in Wärme umwandelbar ist. Infolgedessen fand der Begriff Wärme seine energetische Bedeutung.

Erneut 20 Jahre später, wurde festgestellt, dass wenn die Energieform Wärme übertragen wird, eine zweite mengenartige Größe vorhanden sein muss. Eben genau diese Ursache, wurde dann als Entropie bezeichnet.

Auch wenn festgestellt wurde, dass Wärme eine Energieform darstellt, entspricht die Entropie vergleichsweise dem Caloricum.

Wie funktioniert die Entropie als Mengengröße?

Die Entropie findet in vielen Bereichen ihren Einsatz. Jedoch spielt keines der Anwendungsgebiete für euch eine große Rolle, da ihr keine Berechnungen durchführen müsst. Schaut man sich also nur die Entropie an sich an, so wird sie als mengenartige Größe beschrieben. Sie misst dabei das Caloricum, also das Messen der Wärme in Form einer Substanz. Umgangssprachlich könnte man sagen, dass sie das Maß für die Wärme misst. Bei der Entropie werden wie bereits erwähnt zwei Körper betrachtet.

Da wir wissen, dass die Entropie mit steigender Wärme auch zunimmt, enthält der Körper mehr Entropie, dessen Temperatur auch höher ist. Beide Körper werden hierbei als ein System bezeichnet. Falls man die Gesamtentropie betrachten möchte, kann zman die beiden Körper zu einem System zusammenführen.

Wenn zwei Systeme in Kontakt stehen, aber eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, dann entsteht durch die Temperaturdifferenz ein sogenannter Entropiestrom. Das bedeutet, dass aus dem wärmeren Körper die Entropie in den kälteren Körper abfließt. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis die Temperatur ausgeglichen ist, also keine Temperaturdifferenz mehr besteht.

Damit ihr euch das ganze noch etwas besser vorstellen könnt, vergleichen wir den Vorgang mit elektrischer Ladung. Der Kondensator, welcher elektrische Ladung enthält, beginnt sich zu entladen. Das heißt in den Stromkreis gelangt elektrische Ladung von einem Ort zu einem anderen. Allerdings fließt nicht nur die Ladung, sondern auch Energie.

Genau so verhält es sich mit der Wärmeübertragung. Zwar fließt thermische Energie in Form von Wärme, aber eben auch noch eine andere mengenartige Größe, die Entropie. Die Wärmeübertragung ist also gleichzusetzen mit dem elektrischen Stromkreis. Wichtig dabei zu beachten ist jedoch, dass während eines Entropiestroms ebenfalls neue Entropie erzeugt wird. Das ist bei einem Stromkreis allerdings nicht der Fall.

Entropie - Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die Entropie beschreibt eine Zustandsgröße beziehungsweise Rechengröße und spielt vor allem in der Thermodynamik eine entscheidende Rolle.
  • Sie dient als eine Einheit, mit dessen Hilfe man Veränderung im Zusammenhang mit Wärme messen kann. Entropie kann mit Hilfe einer Rechnung ermittelt werden und nimmt lediglich dann ab, wenn eine Abgabe von Wärme stattfindet.
  • Die Entstehungsgeschichte der Entropie, basiert auf zwei unterschiedlichen Theorien des Wärmebegriffs. Es wird zwischen der vis viva und der Caloricum Theorie unterschieden. Die Entropie misst das Caloricum, also das Messen der Wärme in Form einer Substanz.
  • Des Weiteren verläuft die Entropie zwischen zwei Körper oder auch Systemen, wodurch ein Entropiestrom entstehen kann.

Finales Entropie Quiz

Frage

Das Wort Entropie lässt sich aus dem 1) ... herleiten und wird mit 2) ... übersetzt. 

Antwort anzeigen

Antwort

1) altgriechischen 

2) "Wendung"

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Frage

Was ist die Entropie?

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Antwort

eine Rechengröße

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Frage

Die Entropie ist eine 1) ..., mit der man in der Thermodynamik 2) ... misst. Dementsprechend kann die Entropie auch 3) ... oder abnehmen. 

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Antwort

1) Einheit 

2) Veränderungen 

3) steigen 

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Frage

Wann findet eine Abnahme der Entropie statt?

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Antwort

Prinzipiell lässt sich sagen, dass eine Abnahme der Entropie in einem System nur dann von statten geht, wenn eine Abgabe von Wärme oder Materie stattfindet. 

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Frage

Richtig oder Falsch?


In abgeschlossenen Systemen ist eine Abnahme der Entropie möglich. 


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Antwort

Falsch, in abgeschlossenen Systemen ist eine Abnahme der Entropie nicht möglich, da weder Wärme noch Materie entweichen kann.

Frage anzeigen

Frage

Nicolas Carnot bemerkte im Jahr 1824, dass die Kraft einer Dampfmaschine nicht durch den Verbrauch der Caloricum zustande kommt. Stattdessen fand er heraus, dass die Kraft von einem warmen Körper auf einen Kalten ausgeht. Durch diese Aussage legte er den Grundbaustein für die Entstehung des Entropie-Begriffs. 

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Antwort

Richtig

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Frage

Später wurde festgestellt, dass wenn die Energieform 1) ... übertragen wird, eine zweite 2) ... ... vorhanden sein muss. Eben genau diese Ursache wurde dann als 3) ... bezeichnet. 

Antwort anzeigen

Antwort

1) Wärme 

2) mengenartige Größe 

3) Entropie 

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Frage

Was geschieht, wenn zwei Systeme in Kontakt stehen, aber eine unterschiedliche Temperatur aufweisen?

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Antwort

Wenn zwei Systeme in Kontakt stehen, aber eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, dann entsteht durch die Temperaturdifferenz ein sogenannter Entropiestrom

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Frage

Erkläre den Begriff "Entropiestrom" genauer.

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Antwort

Wenn zwei Systeme in Kontakt stehen, aber eine unterschiedliche Temperatur aufweisen, dann entsteht durch die Temperaturdifferenz ein Entropiestrom. Das bedeutet, dass aus dem wärmeren Körper die Entropie in den kälteren Körper abfließt. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis die Temperatur ausgeglichen ist, also keine Temperaturdifferenz mehr besteht. 

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder Falsch?


Die Wärmeübertragung ist also gleichzusetzen mit dem elektrischen Stromkreis. 

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Antwort

Richtig

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Frage

Wird während eines Entropiestroms neue Entropie erzeugt?

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Antwort

Ja, während eines Entropiestroms wird neue Entropie erzeugt.

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Frage

Was kann man mit der Entropie messen?

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Antwort

Mit Hilfe der Entropie kann man Veränderung im Zusammenhang mit Wärme messen.

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Frage

Die Entstehungsgeschichte der Entropie, basiert auf zwei unterschiedlichen Theorien des Wärmebegriffs. Nenne diese zwei Theorien. 

Antwort anzeigen

Antwort

Man unterscheidet zwischen der vis viva- und Caloricum-Theorie.

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