Thermodynamische Zustandsgröße

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Beschreibung

Quelle: Wikipedia. Seiten: 25. Kapitel: Temperatur, Druck, Innere Energie, Enthalpie, Gibbs-Energie, Entropie, Partialdruck, Freie Energie, Totalenthalpie, Spezifisches Volumen. Auszug: Die Entropie ist eine fundamentale thermodynamische Zustandsgröße. Sie beschreibt die Zahl der Mikrozustände, durch die der beobachtete Makrozustand des Systems realisiert werden kann. Sie ist eine extensive Zustandsgröße, jedem Zustand eines thermodynamischen Systems kann also ein Wert der Entropie zugeordnet werden. Die statistische Physik interpretiert diese Zahl als Maß für das vom System erreichbare Phasenraumvolumen, in der klassischen Thermodynamik sind Gleichgewichtszustände mit gleicher Entropie adiabatisch äquivalent. Dem Gas steht nach dem Entfernen der Zwischenwand ein größerer Raum zur Verfügung. Es existieren nach der Expansion also mehr Mikrozustände und das System besitzt eine höhere Entropie. Zu Säulen gestapelt sind alle Mikrozustände, die dem System dieselben makroskopischen Eigenschaften verleihen. Frei bewegliche Moleküle verteilen sich gleichmäßig über einen Raum. Dieser Zustand weist die maximale Entropie auf, oder, anders ausgedrückt, er ist am wahrscheinlichsten. Das lässt sich an vier Molekülen zeigen (Abbildung), die in einem Becherglas ständig zwischen der linken und rechten Hälfte in Bewegung sind. (Um es auf das Wesentliche zu reduzieren, ist senkrechter Platztausch erst einmal nicht vorgesehen.) Es ergeben sich ganz unterschiedliche und stets wechselnde Verteilungen. In einer Momentaufnahme könnte z.B. nur das zweite Molekül von oben in der rechten Hälfte zu sehen sein, die restlichen drei links, in einer anderen die Moleküle zwei und drei auf der linken Seite (jeweils grau hervorgehoben). Jede einzelne Aufteilungsvariante Mikrozustand genannt ist gleich häufig oder wahrscheinlich.